![Laporan Praktikum Tensile Test [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-praktikum-tensile-test.jpg)
14 0 1 MB
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan penulis
kesehatan
dan
kesempatan
serta
kemanmpuan
,
untuk
dapat
menyelesaikan laporan Praktikum Fenomena Dasar tentang “Tensile Test” yang merupakan salah satu dari 3 judul praktikum yang ada pada Laboratorim Fenomena Dasar (Mekanika Teknik ), Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik , Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan laporan ini, penulis berterimakasih kepada : 1
Orangtua yang telah memberI bantuan moril dan materil.
2
Asisten yang telah membimbing dan membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini.
3
Bapak Dr. Eng. Ir. Indra Nasution , M.T. , selaku kepala Laboratorium Fenomena Dasar (Mekanika Teknik).
4
Bapak Dr. Ir. M. Sabri , M.T. , selaku Ketua Departemen Teknik Mesin.
5
Bapak Terang Ukur Hidayat Solihin Ginting Manik , S.T. , M.T. , selaku sekertaris Departemen Teknik Mesin.
6
Teman-Teman stambuk 2016 atas kerja sama dan dukungannya dalam menyelesaikan laporan ini. Demikian penulis menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat
dalam laporan ini, maka dari itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.
Medan ,
Juli 2019
Ulwan Ahmadi NIM; 160401019
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR........................................................................................................i DAFTAR ISI......................................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR.........................................................................................................iv DAFTAR TABEL............................................................................................................... BAB
BAB
I
PENDAHULUAN.....................................................................................1
1.1
Pengertian Tensile Test.............................................................................1
1.2
Maksud Pelaksanaan Tensile Test.............................................................4
1.3
Tujuan Pelaksanaan Tensile Test..............................................................5
II
TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................6
2.1
Teori Percobaan Tensile Test....................................................................6
2.2
Hukum Hooke...........................................................................................7
2.3
Elastisitas..................................................................................................10
2.4
Sifat Plastis...............................................................................................12
2.5
Titik Luluh (Yield Point)..........................................................................14
2.6
Titik Puncak (Ultimate Point)..................................................................16
2.7
Titik Patah (Fracture Point).....................................................................18
2.8
Faktor yang mempengaruhi kekerasan dan kekuatan Benda Kerja..............................................................................................20
2.9
Standar Baja Tulang Beton.......................................................................23
2.10
Standar Pengujian Tarik SNI 2052-2017.................................................25
2.11
Kecepatan Pembebanan UJi Tarik............................................................29
2.12
Kegagalan Dalam Uji Tarik......................................................................30
2.13
Software Komputer Untuk Uji Tarik........................................................32
2.14
Inovasi Pengujian Tarik............................................................................34
ii
BAB
BAB BAB
BAB
III
ALAT DAN BAHAN...............................................................................36
3.1
Alat...........................................................................................................36
3.2
Bahan........................................................................................................44
IV
PROSEDUR PERCOBAAN....................................................................45
V
HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA...................................................47
5.1
Data Sheet Percobaan................................................................................47
5.2
Grafik Hasil Uji Tarik................................................................................47
5.3
Hasil Percobaan dengan rumus empiris.....................................................47
VI
KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................50
6.1
Kesimpulan...............................................................................................50
6.2
Saran.........................................................................................................51
6.2.1
Saran untuk Laboratorium..................................................................51
6.2.2
Saran untuk Asisten............................................................................51
6.2.3
Saran untuk Praktikan.........................................................................51
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................52
iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Pengertian Tensile Test Tensile test atau pengujian tarik adalah suatu pengujian terhadap suatu
bahan untuk mengetahui keuletan dan ketangguhan suatu bahan terhadap tegangan tertentu serta pertambahan panjang yang dialami oleh bahan tertentu pada beban tersebut. Pada uji tarik ( tensile test) kedua ujung benda uji dijepit salah satu ujung dihubungkan dengan perangkat penegang atau mesin uji tarik. Regangan diterapkan melalui kepala silang yang digerakkan motor dan alongasi benda uji, dengan pergerakkan relatif dari benda uji. Beban yang diperlukan untuk menghasilkan regangan tersebut dari defleksi suatu balok atau proving ring yang diukur dengan menggunakan metode hidrolik optik atau elektro mekanik. Uji tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan dengan mengetahui bagimana bahan ini bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkraman yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Setiap material atau bahan memiliki suatu sifat (kekerasan,kelenturan, dll) yang berbeda-beda untuk mengetahui sifat dari suatu material maka diperlukan suatu pengujian, salah satu pengujian yang paling sering dilakukan yaitu uji tarik (tensile tesPt). Pengujian ini memiliki fungsi untuk mengetahui tingkat kekuatan suatu material dan untuk mengenali karakteristik pada material tersebut. Prinsipnya, uji tarik ini dilakukan menggunakan mesin yang dapat memberikan gaya tarik yang cukup kuat pada material dan juga memberikan cengkraman yang kencang sehingga material tidak terlepas ketika diberikan gaya tarik. Ada banyak hal yang bisa didapatkan dari uji tarik dengan memberikan gaya tarik dengan memberikan gaya tarik pada material sampai putus maka semua susunan struktur material bisa diketahui dengan jelas sehinggan dapat menentukan kualitas dari material tersebut. 1
Bahan atau material yang sering dijadikaan objek untuk uji tarik adalah rubber dan logam kedua bahan ini memiliki sifat yang berbeda-beda dari setiap prosesnya. Misalkan sifat rubber dan logam sebelum dipanaskan pasti memiliki perbedaan ketika sudah dipanaskan. Kebutuhan akan material yang memiliki kekuatan tinggi semakin bertambah seiring dengan perkembangan dun industri. Dalam berbagai penggunaan logam harus disesuaikan dengan sifat-sifatnya. Salah satu sifat logam yang perlu diketahui adalah sifat kekuatan tarik. Untuk mengetahui kekuatan tarik yang dimiliki oleh suatu logam, maka perlu diadakan pengujian yang tepa. Dengan mengetahui kekuatan tariknya, maka suatu logam atau material dapt digunakan sesuai dengan penggunaanya pada konstruksi mesin. Dalam pengujian tarik kita mengenal mengenal beberapa titik dialami material sampai material tersebut putus. Titik-titik ini menentukan batas-batas dari tegangan yang diperoleh dari material tersebut. Batas-batas ini antara lain adalah batas proporsional, batas yield, batas tegangan ultimate, dan batas dimana material mulai putus. Batas-batas inilah yang akan digunakkan untuk mengetahui sifat-sifat yang dimiliki oleh suatu logam berdasarkan hasil pengujian tarik (Tensile test). Uji tarik adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi di seluruh dunia, misalnya di Indonesia dengan SNI 2052-2017 dan jepang dengan JIS 2241. Dengan menarik suatu bahan atau material 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 shimadzu, instron. Pemilihan bahan untuk perancangan suatu produk adalah suatu sangat penting. Hal ini dikarenakan sifat bahan yang digunakan untuk mempengaruhi umur dari produk tersebut. Oleh karena itu seorang desainer harus memiliki pengetahuan yang cukup tentang sifat-sifat suatu bahan atau material, seperti kekuatan bahan, kekerasan, ketahanan terhadap radiasi dan suatu bahan atau material, seperti kekuatan bahan, kekerasan, ketahanan terhadap radiasi dan lain-
2
lain. Untuk mengetahui ketangguhan suatu bahan terlebih dahulu dilakukan suatu pengujian atau percobaan. Salah satu hal yang menyangkut ketangguhan suatu bahan yaitu kemampuan bahan tersebut dalam menerima gaya tarik. Untuk mengetahui seberapa besar tegangan tarik yang dapat diterima suatu bahan tersebut maka dapat diuji lewat suatu percobaan disebut tensile test atau uiji tarik. Hal-hal yang melatar belakangi sehingga diadakan kebanyakan bahan mempunyai kelemahan menerima beban tarik. Untuk itu dianggap perlu mengetahui sifat-sifat mekanik suatu bahan atau material pengujian.
3
1.2
Maksud Pelaksanaan Tensile Test Dalam mengikuti perkuliahan di Departemen Teknik Mesin, seorang calon
sarjan harus mengikuti bebrapa praktikum. Salah satunya adalah praktikum uji tarik (tensile test) karena merupakan sayarat dalam memperoleh sarjana. Beberapa maksud dilakukannya praktikum ialah dalam tatp muka, mahasiswa telah mendapat ilmu tentang bahn pengujiannya. Maksud dilaksanakannta percobaan ini adalah agar mahasiswadapt mengaplikasikan ilmu yang didapat di bangku kuliah dan diuji secara nyata. Berikut beberapahal maksud dilakukannya praktikum tensile test ini : 1.
Untuk mrngetahui kekuatan tarik pada suatu bahan material
2.
Dapat mengkalisifikasikan logam dengan mudah berdasarkan jenis
bahannya 3.
Mengetahu bahwa suatu bahan memiliki tegangan yang berbeda beda pada
setiap titik, sehingga dapat diketahui titik patahannya. 4.
Dapat mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan
5.
Mengetahui factor yang mempengaruhi kekuatan pada suatu bahan
6.
Agar suatu bahan dapat diaplikasikan oleh mahasiswa
7.
Melatih kedisiplinan dalam bekerja samadalm grup atau tim dalam
melakukan praktikum uji tarik 8.
Melatih kesabaran dan ketelitian dalam mengukur benda kerja atau spesimen
yang akan di uji 9.
Melatih kedisiplinan praktikum dalam melakukan praktikum dalam
melakukan praktikum sesuai dengan penjabaran yang di inginkan 10.
Meningkatkan pengetahuan praktikan dalam melakukan pengujiantarik
(tensile test) 11.
Mampu menerapkan ilmu dari mata kuliah mekanika kekuatan bahan dan
desain elemen mesin yang merupakan dasar dasar dari teori dari pengujian
4
1.3
Tujuan Pelaksanaan Tensile Test Adapun tujuan dilakukan percobaan tensile test ini adalah agar mahasiswa
dapat mengetahui hal hal yang berhubungan dengan pengujian bahan/material, jenis pengujian dan parameter parameter lain yang vital dalam pengujian. Dengan
demikian
mahasiswa
dapat
mengetahui
seberapa
besar
kemampuan atau kekuatan suatu bahan yang akan digunakan untuk keperluan di bidang teknik. Mahasiswa juga dipacu untukmengetahui sifat sifat material/bahan melalui proses pengujian yang dilakukan Pengetahuan akan kekuatan bahan inilah yang akan di manfaatkan dalam pemilihan bahan yang diperlukan untuk konstruksi. Beberapa tujuan dilakukannya percobaan ini adalah : 1.
Mahasiswa dapat melakukan uji tarik dengan baik dan benar
2.
Mahasiswa dapat mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh, dan keuletan
3.
Mahasiswa dapat menentukan modulus elastisitas dan menetukan factor
pengerasan renggang 4.
Mahasiswa dapat menganalisa data data pengujian
5.
Mahasiswa dapat menyimpulkan hasil pengujian
6.
Mahasiwa mengetahui hal hal yang berhubungan dengan pengujian bahan,
karakteristik, jenis pengujian dan parameter lainnyadari pengujian 7.
Mahasiswa mengetahui sifat sifat bahan melalui pengujian yang dilakukan
serta dapat membedakan sifat ulet dan sifat getas dari bahan/material 8.
Mahasiswa dapat mengetahui presentase ralat dan fakotr ketelitian yang
penting untuk mengurangi kesalahan pengujian 9.
Mahasiswa dapat membedakan titik titik tegangan yang terjadi pada material
apabila dilakukan uji tarik 10.
Mahasiswa dapat mengaplikasikan ilmu bahan ini di tempat lain
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Teori Percobaan Tensile Test Uji tarik (Tensile test) adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar.
Pengujian ini sangat sederhana tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi diseluruh dunia, misalnya di Indonesia dengan SNI 2052-2017 dan jepang dengan JIS 2241. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaiman bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh man material itu bertambah panjang. Dalam kehidupan sehari-hari pemakaian logam biasanya berdasarkan sifat yang memiliki logam tersebut contoh pada pembuatan konstruktif untuk jembatan dibutuhkan logam yang kuat dan tangguh berbeda dengan pemakaian logam untuk pagar rumah yang tidak terlalu memperhatikan sifat mekaniknya. Kekerasan, keuletan dan ketangguhan. Pengujian sifat mekanik ini dapat dilakukan dengan pengujian mekanik. Salah satu pengujian yang digunakan untuk mengetahui sifat mekanis logam adalah uji tarik (tensile test). Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang berlawanan arah. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Sifat logam yang dapat diketahui setelah proses pengujian ini seperti kekuatan tarik, keuletan dan ketangguhan. Pengujian tarik sangat dibutuhkan untuk menentukan desain suatu produk karena menghasilkan data kekuatan material. Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar ketentuan kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material gaya yang diberikan secara perlahan.
6
Pengujian tarik ini merupakan salah satu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini dapat memberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam.Dalam bidang industri diperlukan pengujian tarik ini untuk mempertimbangkan faktor metalurgi dan faktor mekanis yang tercakup dalam proses perlakuan terhadap logam jadi, untuk memenuhi proses selanjutnya.Oleh karena pentingnya pengujian tarik ini, kita sebagai mahasiswa metalurgi hendaknya mengetahui mengenai pengujian ini. Dengan adanya kurva tegangan regangan kita dapat mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, modulus elastisitas, ketangguhan, dan lain-lain. Pada pegujian tarik ini kita juga harus mengetahui dampak pengujian terhadap sifat mekanis dan fisik suatu logam. Dengan mengetahui parameter-parameter tersebut maka kita dapat data dasar mengenai kekuatan suatu bahan atau logam.
7
2.2
Hukum Hooke 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. Berikut ini adalah persamaan untuk tegangan (stress) dan regangan (strain) : σ= dimana:
F A
σ = Tegangan (stress) F = Gaya tarikan A = Luas penampang ε=
Dimana :
∆l l
ε= Regangan (strain) ∆ l= Pertambahan panjang l= Panjang awal
Adapun
hubungan antara
stress
(tegangan)
dan strain(regangan)
menghasilkan persamaan modulus elastisitas yaitu sebagai berikut:
E=σ/ε Dimana:
E= Modulus elastistas
Σ = Stress (Tegangan) Ε = Strain (Regangan) Untuk mempermudah pembahasan hukum hooke ini diberikan suatu kurva tegangan regangan yang dimodifikasi sedikit dari hubungan antara gaya tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan (stress) dan regangan (strain) selanjutnya akan didapatkan suatu kurva standar ketika
8
melakukan eksperimen atau percobaan uji tarik (tensile test) pada suatu material. 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 stress dan strain adalah sebagai berikut:
Gambar 2.1 Kurva Regangan – Tegangan Sumber:https://encryptedtbn0.gstatic.com/images?
q=tbn:ANd9GcTSwbt4_kqc94J9AE55xlihydNzw2fHihXexi2CXtg2OjSsP84EqQ Kurva tegangan regangan didasarkan atas dimensi awal (luas area panjang) dari benda uji, sementara untuk mendapatkan kurva regangan tegangan sesungguhnya diperlukan luas area dan panjang aktual pada saat pembebanan setiap saat terukur. Perbedaan kedua kurva tidaklah terlalu besar pada regangan yang kecil, tetapi menjadi signifikan pada regangan yang kecil, tetapi menjadi signifikan pada rentang terjadinya pengerasan regangan (strain hardening), yaitu setelah titik luluh terlampaui deformasi suatu bahan akibat pembebanan dapat ditentukan sesuai dengan hukum hooke. Didalam kurva ini sudah dijelaskan bagian – bagian atau titik – titik plastis, elastis, sampai titik putus suatu bahan.
9
2.3
Elastisitas Hukum Hooke dan Elastisitas merupakan 2 hal yang saling berkaitan
untuk memahami arti dan kata elastic, banyak orang menganalogikan benda tersebut terbuat dari keras. Meskipun pada dasarnya tidak semua benda ataupun bahan baku, atau material memiliki sifat elastic.Jika karet gelang ditarik maka panjangnya akan terus bertambah seiring dengan gaya tarik yang ditetapkan Hal ini terjadi karena bahan material karet memiliki elastisitas yang sangat tinggi. Namun ada kalanya jika suatu benda karet bila ditarik secara terus menerus, maka karet tersebut akan putus, karena tidak semua benda memiliki Infinity Tensile Test material mempunyai Infinity Tensile Test Material dimana melewati titik akan retak Jika dapat disimpulkan bahwa eleastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali keukuran semula, setelah yang pada benda tersebut dihilangkan keadaan dimensi suatu benda tidak dapat lagi kembali ke bentuk semula akibat gaya yang diberikan pada tarikan terlalu besar, dan disini disebut sebagai batas elastic. Selangkan Hukum Hooke adalah gagasan yang diperkenalkan oleh Robeth Hooke menggunakan beban antar gaya menggunakan sebuah benda elastic. Lain juga pada benda sebuah pegas/benda elastic lainnya agar benda tersbut kembali ke bentuk semula. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa Hukum Hooke mengkaji jumlah gaya maksimum yang dapat dibeeri pada sebuah benda yang sifat elastic agar tidak melar/meleawti batas Modulus Elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan yaitu dalam sisi fisika elastis adalah kecenderungan bahan padat kembali kebentuk semula setelah terdetormasi. Benda padat akan mengalami deformasi jika gaya diaplikasikan padanya.Jika bahan tersebut elastic dan ukuran awalnya ketika gaya diberikan Alasan fisika unutk perilaku elastic bisa sangat berbeda dengan bahan yang berbeda dalam logam torsi (lattice) atau berupa ukuran dan bentuk ketika baja diaplikasikan (energy ditambahkan) pada system ketika gaya dihubungkan.
10
Elastisitas yang sempurna hanya merupakan pemikiran yang sebenarnya dan yang sebenarnya memiliki dan berbeda bahan tetap murnin elastic bahkan pada saat deformasi yang sangat kecil dalam rekayasa jumlah elastisitas suatu material ditentukan oleh dua jenis parameter, jenis pertama parameter, jenis pertama parameter material disebut modulus yang mengukur jumlah gaya persatuan luas (stress) yang diperlakuan untuk mencapai sejumlah deformasi tertentu, satuan modulus adalah pascal (pa) ataupun gaya per inci persegi (psi) juga (lbf/in2). Modulus yang lebih tinggi biasanya menunjukkan bahwa bahan tersbut sulit untuk mengalami deformasi. Tipe kedua parameter mengukur batas elastic. Batas elastic dapat menjadi stress luar dimana material tidak lagi elastic atau deformasi luar dimana elastistasnya hilang. Ketika menggunakan atau menggambarkan elastisitas dari dua bahan, baik modulus dan batas elastic harus diperhitungkan. Karet biasanya memiliki elastsiitas rendah dan cenderung untuk menjauh dan tampak lebih elastic daripada logam (modulus tinggi dan batas elastic rendah) dalam kehidupan sehari hari.
11
2.4
SIfat Plastis Plastisitas menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah
deformasi plastis yang permanent ,tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan sifat ini sering disebut sebagai keuletan (ductility). Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi plastis akan bertambah besar dengan bertambahnya regangan plastis. Pengalaman memperlihatkan bahwa semua bahan padat dapat diubah bentuknya apabila mengalami pembebanan luar.elanjutnya
didapatkan bahwa
sampai dengan batas (limited loads) tertentu benda padat akan memperoleh kembali ukuran aslinya bilamana beban ditiadakan.Hal inni dikenal dengan perlakuan elastik .Batas atas yang dikeanl dengan perlakuan elastic. Batas atas yang kalau dilampaui menyebabkan bahan tidak dapat kembali ke bentuk semula dinamkan perlakuan elastik. Secara umum pengukuran keuletan dilakukan untuk mendapatkan elongasi dimana suatu logam dapat berdeformasi tanpa terjadi patah dalam proses pembentukan logam. Untuk member petunjuk mengetahui kemampuan logam untuk mengatur secara plastis sebelum mengalami patah Deformasi plastis artinya perubahan benda yang tidak dapat kembali seperti semua,suatu logam yang diberi gaya akan terdeformasi jika masih diatas batas-batas elastisnya suatu bahan akan kembali ke bentk semulanya tapi jika gaya tersebut menyebabkan deformasi samapai titik luluh disinilah dimulainya deformasi plastis pengaruh pada strukturnya yaitu pada tinjauan mikro deformasi plastis menyebabkan lepasnya ikatan atom suatu bahan dengan atom lainnya tetapi ada juga atom yang tergeser terus-menerus sehingga menyebabkan dislokasi dan jika bergeser terus menerus sehingga menyebabkan sampai keujung Kristal dan terjadinya slip.
12
Dengan adanya deformasi maka bentuk Kristal akan berubah dari equaixed menjadi memanjang dan jika beban dilepaskan akan tidak kembali ke bentuk awal. Untuk pengaruh terhadap sifat mekanik yaitu deformasi plastis menyebabkan distorsi yang menyebabkan logam tersebut makin memegang dan menyebabkan kekuatan logam tersebut menjadi semakin besar. Ketangguhan (thoughness) adalah kemampuan menyerap energy pada daerah palastis. Pada umumnya ketangguhan menggunakan konsep yang sukar dibuuhkan atau didefenisikan.Salah satu menyetakan ketangguhan adalah meninjau luas keseluruhan daerah dibawah kurva tegangan-regangan. Luas ini menunjukkan jumlah energy tiap satuan volume yang dapat dikenakan kepada bahan tanpa mengakibatkan pecah.ketangguhan ini adalah perbandingan kekuaan dan keuletan yang akan dihitung nantinya. Tegangan patah sejati adalah beban pada waktu dibagi luas penampang lintang tegangan ini harus dikoreksi untuk keadaan tegangan tiga sumbu yang terjadi pada beban.
13
2.5
Titik Luluh ( Yield Point) Titik ini merupakan suatu dasar/batas material akan terus mengalami
deformasi tanpa adanya penambahn beban. Tegangan (stress) yang mengakibatkan bahan teganagan (stress) mengakibatkan bahan menunjukkan mekanisme luluh ini disebut dengan tegangan luluh.Titik luluh ditunjukkan oleh titik y pada grafik dibwah ini .
Gambar 2.2 Titik Luluh Sumber:https://www.google.com/search? q=diagram+elastisitas&safe=strict&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjozKW Q1s7jAhWVTX0KHaQ7BuIQ_AUIESgB&biw=1366&bih=657#imgrc=1A4VrPm6OzQCLM:
Gejala luluh umunya hanya ditunjukkan pada logam ulet dengan struktur Kristal berubah dari dari BCC dan FCC yang membentuk interstitial solid solution dari atom-atom karbon-boron ,hydrogen dan juga berupa oksigen-interaksi antar dislokasi dari atom-atom tersebut menyebabkan baja ulet seperti
mild steel
menunjukkan titik bawah (lower yield point) baja berkekuatan tinggi dan besi tuang. Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuuhkan untuk menghasilakn sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan.
14
Kekuatan luluh atau titik Luluh merupakan suatu gambaran Kemampuan bahan menahan deformasi permanen bila digunakan dalam penggunaan structural yang melibatkan pembebanan mekanik seperti beban tarik,tekan dan bending atau puntiran.Disisi lain batas luluh ini harus dicapai dalam proses manufaktur produk logam seperti rolling, drawing, stretching dan juga proses lainnya. Salah satu kekuatan yang biasanya diketahui dari hasil pengujian tarik adalah kuat luluh (yield strength) , merupakan titik yang menunjukkan perubahan dari deformasi elastis ke deformasi plastis atau batas luluh mulai teramati tergantung pada kepekaan alat pengukuran , sebagian besar bahan plastis mengalami perubahan sifat dari elastic menjadi plastic berlangsung sidikit demi sedikit dan titk dimana deformasi plastis mulai terjadi dan sukar ditetntukan secara teliti. Fatik dapat diartikan sebagai kelelahan yang merupakan skor logam yang timbul akibat pembebanan yang besar sehingga mengalami perubahan pada sifat logamnya. Setelah melewati titik fatik,terjadilah proses necking.kekuatan tarik dapat dijadikan sebagai pedoman dasar untuk konstruksi yang mengalami beban tarik.JUmlah siklus yang dipikul oleh logam akan turun dengan naiknya variable yang mempengaruhi daya-daya tahan fatik Retak fatik kerap kali berawal dari permukaan komponen bekas permesinan atau ketidakpastian lain harus dihilangkan dan usaha ini berpengaruh sekali terhadap retak fatik tersebut. Perlakuan permukaan akan meninngkatkan umur-umur fatik.Pengaruh terhadap umur fatik hampir tidak ada.
15
2.6
Titik Puncak ( Ultimate Point ) Tegangan maksimum terjadi bila beban telah mencapai titik ultimate
tensile strength atau kekuatan utama. Grafik dibawah menunjukkan titik U sebagai titik puncak.
Gambar 2.3 Titik Puncak Sumber:https://www.google.com/search? q=diagram+elastisitas&safe=strict&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjozKW Q1s7jAhWVTX0KHaQ7BuIQ_AUIESgB&biw=1366&bih=657#imgrc=1A4VrPm6OzQCLM:
Kekuatan utama adalah tegangan maksimum yang material dapat menahan saat sedang diregangkan atau ditarik sebelum gagal/putus (fracture). Kekuatan tarik hampir sama dengan kekuatan tekan dan nilai-nilainya bias sangat bebeda. Beberapa bahkan mematah tajam tanpa deformasi plastik yang disebut dengan kegagalan getas. UTS (Ultimate tensile strength) atau kekuatan tarik maksimum adalah sudah menjadi kebiasaan mendasar kekuatan struktur pada kekuatan tarik meskipun dikurangi dengan safety factor yang sesuai.Dari nilai UTS kita bisa
16
mengetahui sifat kekerasan,meskipun nilai UTS kita bisa mengetahui bukan satu satunya indicator untuk mengidentifikasikan tegangan maksimum yang dapat dilakukan oleh material sebelum terjadinya fracture sehingga jika makin besar beban yang diperlukan untuk mendeformasikan plastis suatu material ini dengan kekerasan adalah kekerasan yang berkaitan dengan kekuatan. Penambahan tegangan di atas nilai tegangan tarik maksimu atau mengakibatkan keruntuhan pada baja tersebut ini akan digunakan untuk nilai pada kasus uji tarik baja dengan mutu tinggi ,terdapat perbedaan dengan mutu baja. Pada kasus uji tarik baja dengan mutu tinggi terdapat pulak perbedaan dengan baja mutu sedang kurva tegangan-regangan yang dihasilkan bahwa nilai kuat tarik maksimum lebih tinggi dari baja mutu sedang. Namun karena tidak jelasnya
batas-batas
plastis
dan
elastic
dari
kurva
tegangan-regangan
menunjukkan bahwa baja mutu tinggi tidak lebih ductility dari baja mutu sedang. Tidak dijelaskan di awal bahwa terdapat dasarnya baja adalah besi yang mengalami percampuran dengan karbon dan zat atau bahan lainnya. Karakteristik baja yang paling menonjol adalah kuat tariknya berdasarkan pelitian yang telah dilakukan, diketahuo bahwa terdapat perilaku uji tarik .Material baja yang telah dilakukan,diketahui bahwa terdapat perilaku uji tarik .Material baja terdapat hubungan yang cukup menarik anatar parameter teganganregangan yang terjadi pada baja tersebut sebagaimana dilakukan pada material.
17
2.7
Titik Patah (Fracture Point) Dalam ilmu material, ketangguhan patah adalah property yang
menggambarkan kemampuan suatu bahan yang mengandung celah untuk melawan patah pada bahan. Pada titik ini merupakan suatu sifat yang penting dari setiap bahan untuk banyak aplikasi. Desain di bawah ini merupakan suatu titik patah (fracture).
Gambar 2.4 Titik Patah Sumber:https://www.google.com/search? q=diagram+elastisitas&safe=strict&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjozKW Q1s7jAhWVTX0KHaQ7BuIQ_AUIESgB&biw=1366&bih=657#imgrc=1A4VrPm6OzQCLM:
Pada titik F adalah titik dimana suatu bahan mengalami patah sehingga benda tersebut terlebih dulu, linier-elastic fracture. Ketangguhan material ditentukan dari faktor intensitas tegangan (k). Ketangguhan retak adalah cara mengekpresikan resistensi bahan untuk patah.
18
Percobaan tegangan regangan diakhiri dengan perpatahan ada beberapa jenis seperti patah ulet, patah rapuh dang etas. Patah ulet adalah patah yang didahului dengan deformasi plastis dan disertai dengan penyerapan energy. Patah rapuh adalah perpatahan yang tidak ada penyerapan energy. Patah getas adalah perpatahan akibat perpatahan getas tidak terjadi deformasi plastis dan penyerapan energy hanya sedikit. Perpatahan getas memiliki ciri-ciri sebagai berikut : 1. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis pada material 2. Retak / perpatahan merambat sepanjang bidang kristalis membelah atom-atom material. 3. Pada material lunak dengan bulir kasar. 4. Material keras dengan butir halus (fine grain) tidak memiliki pola-pola yang mudah dibedakan sehingga sangat sulit dilihat dengan mata kita. Titik patah adalah titik dimana benda sudah tidak bisa mempertahankan kesatuannya sehingga patah menjadi dua bagian itu. Hal ini diakibatkan sangat lemahnya gaya tarik menarik antar atom benda, sehingga benda dapat dipisahkan. Kekuatan patah adalah besaran yang menentukan sekuat apa material yang diuji sampai patah atau mengalami fracture. Tegangan patah adalah bentuk property dari kekuatan patah tersebut. Untuk material logam biasanya diawali dengan regangan elastis terlebih dahulu, lalu mencapai daerah luluh kemudian ke daerah plastis. Di area plastis inilah material akan didapatkan titik puncak (ultimate point) nya, setelah ini tegangan akan turun sampai benda mengalami fatik kemudian mengalami patah.
19
Patahan pada benda atau material terbagi menjadi dua yaitu patahan ulet dan patahan getas dapat dilihat dari bentuk patahan yang terjadi setelah pengujian.
2.8
Faktor yang Mempengaruhi Kekerasan atau Keuletan Benda Kerja Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi suatu kekerasan maupun
kekuatan material, antara lain : 1. Kadar Karbon Kadar karbon berpengaruh terhadap kekerasan suatu material atau bahan. Pengaruh kadar karbon terhadap kekerasan suatu material merupakan sifat mekanik yang dimiliki oleh baja. Penambahan kadar karbon sangat memperngaruhi kekerasn, dimana dengan menggunakan kadar karbon yang lebih tinggi, makan kekerasannya semakin keras. Berikut beberapa unsur paduan yang sering dipadukan dengan baja. a. Karbon (C) Menentukan tingkat kekerasan suatu logam tetapi keuletannya cenderung menurun. b. Mangan (Mn) Mangan berfungsi untuk memperbaiki kekuaran tariknya dan ketahanan ausnya. Umumnya unsur ini membuat bahan lebih mengkilap. c. silicon (Si) Silikon untuk memperbaiki homogenitas pada baja. Selain itu dapat menaikkan tegangan tarik dan menurunkan kecepatan pendinginan kirtis sehingga baja karbon lebih elastis dan cocok dijadikan sebagai bahan pembuat pegas karena bersifat baik dalam mempertahankan bentuk awal. d. fosfor (P) 20
Fosfor dalam baja dibutuhkan dalam mempertinggi kualitas dan daya tahan material sangat kecil 0,04%. Penambahan fosfor dimaksud untuk memperoleh serpihan kecil-kecil pada saat proses permesinan berlangsung. e. belerang (S) Belerang atau sulfur dimaksudkan untuk memperbaiki sifat-sifat mampu mesin. Keuntungan sulfur pada temperature biasa dapat memberikan ketahanan pada saat gesekan tinggi. f. Chrome (Cr) Krom dengan karbon membentuk karbida yang dapat menambah keliatan , menaikkan daya korosi material dan juga terhadap keausan yang tinggi sehingga keuletan berkurang. g. nikel (Ni) Sebagai unsur dalam baja paduan konstruksi dan baja mesin. Nikel memperbaiki kekuatan tarik , sifat tahan panas, dan sifat magnetnya. h. molibden (Mo) Molibden akan mengurangi kecepatan pada baja karbon tinggi, menstablikan karbida dalam material serta memperbaiki kekuatan baja. i. titanium (Ti) Titanium adalah sebuah unsur kimia yang merupakan logam transisi yang ringan, berkilau dan tahan terhadap korosi. Titanium juga merupakan logam yang lunak tetapi saat dipadukan dengan nikel (Ni) dan karbon steel akan lebih kuat. Titanium dapat digunakan sebagai alloy dengan besi, alumunium, vanadium, molybdenum, untuk memproduksi alloy yang kuat namun ringan. j. tungsten (T) Paduan ini dapat membentuk paduan karbida yang stabil yang sangat keras. Mampu menaikkan suhu pelumasan dan mengembalikan perubahan bentuk
21
atau struktur secara perlahan-lahan. Tungsten memiliki titik lebur yang sangat tinggi dibandingkan dengan zat non alooying yang lainnya. Baja merupakan hasil paduan antara besi (Fe) dengan karbon yang relative lebih lunak. Semakin tinggi kadar karbon maka semakin besar benda atau paduan yang dicampurkan namun sebaliknya keuletan yang berada pada material tersebut akan melemah. 2. Media pendignin Media pendingin sangat berpengaruh pada suatu struktur mikro logam pada saat logam telah mengalami pemanasan. Media pendingin dengan kecepatan pendinginan yang cepat akan menghasilkan benda kerja yang keras. Namun, baja yang keras akan menyebabkan turunnya keuletan baja tersebut. 3. Temperatur Temperatur pemanasan dalam tungku akan mempengaruhi struktur yang membentuk, dimana tinggi suhu pemanasan akan menyebabkan terbentuknya struktur yang lunak karena jarak antara molekul semakin renggang sehingga menjadikan material tersebut lunak., semakin besar volume massa pada benda begitu juga sebaliknya. Temperatur mengambil peran terhadap kekuaran material karena dapat membuat bahan keras maupun lunak, tergantung dari besar atau kecilnya pemanasan. 4. Bentuk dan dimensi butir Bentuk dan dimensi butir material dengan ukuran butir kecil akan memiliki kekerasan yang tinggi, sedangkan bulir yang besar akan memiliki kekerasan yang rendah. Untuk menambahkan kekuatan pada material ditambahkan logam yang lain seperti kuningan dan perunggu, paduan antara tembaga dan seng, tembaga tembaga dan timah putih. Hal ni dapat menambah kekuatan logam.
22
2.9
Standart Baja Tulang Beton
1.
Ruang lingkup Standar ini menetapkan acuan normatif, istilah, definisi,
bahan baku,
jenis, syarat mutu, cara pengambilan contoh, cara uji, syarat penandaan, syarat lulus uji, dan cara pengemasan baja tulangan beton yang digunakan untuk keperluan
penulangan
konstruksi
beton
dengan
memperhatikan
aspek
keselamatan. 2.
Acuan normatif Dokumen acuan berikut dibutuhkan untuk aplikasi standar ini. Untuk
acuan yang menunjukkan tahun, hanya edisi yang disebutkan tahunnya yang digunakan. Untuk acuan yang tidak menunjukkan tahun, acuan yang digunakan adalah tahun edisi yang terakhir (termasuk setiap amandemen). SNI 0408, Cara uji tarik untuk logam SNI 0371, Batang uji tarik untuk bahan logam SNl 0410, Cara uji lengkung logam 3.
Istilah dan definisi
3.1
Baja tulangan beton Baja berbentuk batang berpenampang bundar dengan permukaan polos
atau sirip yang digunakan untuk penulangan beton, yang diproduksi dari bahan baku billet dengan cara canai panas (hot rolling). 3.2
Bahan baku Bahan baku yang digunakan billet baja tuang kontinyu untuk baja tulangan
beton dan baja profil ringan. 3.3
Ukuran nominal Ukuran nominal ukuran sesuai yang ditetapkan
3.4
Toleransi Toleransi besarnya penyimpangan yang diizinkan dari ukuran nominal
3.5
Diameter dalam Diameter dalam ukuran diameter tanpa sirip pada baja tulangan beton sirip
3.6
Diameter efektif
23
hasil penimbangan dari berat contoh uji (kg) dibagi luas penampang dikali berat jenis dengan rumus sebagai berikut:
de=
√
4 b 0,785 π
Keterangan: de = diameter efektif (mm) b = berat contoh uji per satuan panjang (kg/m) 3.7
Diamater aktual Ukuran diameter aktual pada baja tulangan polos.
3.8
Sirip melintang Setiap sirip yang terdapat pada permukaan batang baja tulangan beton
yang melintang terhadap sumbu batang baja tulangan beton. 3.9 Sirip membujur Setiap sirip yang terdapat pada permukaan batang baja tulangan beton yang membujur terhadap sumbu batang baja tulangan beton. 3.10
Gap (rib) Lebar rusuk atau celah.
3.11
Ikat Dua batang atau lebih baja tulangan beton diikat secara kuat, rapih dan
harus memiliki ukuran nominal, jenis serta kelas baja yang sama. 3.12
Bundel Dua ikat atau lebih baja tulangan beton dengan ukuran nominal, jenis serta
kelas baja yang sama. 3.13
Lot Dua bundel atau lebih baja tulangan beton dengan ukuran nominal, jenis,
serta kelas baja yang sama ditumpuk dalam satu kelompok. 3.14
Karat ringan Karat akibat cuaca (tidak korosif) yang apabila digosok secara manual
dengan sikat kawat tidak meninggalkan cacat pada permukaan. 3.15
Cerna Cacat pada permukaan baja tulangan yang terjadi akibat proses canai
panas.
24
3.16
Tensile Ratio (TS/YS) Perbandingan antara kuat tarik (Tensile Strength, TS) terhadap kuat luluh
(Yield Strength).
2.10
Standar Pengujian Tarik SNI 2052-2017 Standar Uji Tarik dilakukan sesuai dengan SNI 0408, yaitu :
CARA UJI TARIK LOGAM 1. RUANG LINGKIP Standar ini meliputi definisi, simbol-simbol dan cara uji tarik dari logam. 2.
DEFINI
2.1 Regang dan Susut Penampang 2.1.1Panjang ukur mula batang uji bagian prismetik batang yang diukur sebelum diuji yang dinyatakan dalam mm. 2.1.2 Luas penampang semula dari batang uji adalah luas penampang terkecil yang terletak di bagian panjang ukur sebelum diuji. 2.1.3 Regang putus disebut secara singkat “regang” adalah perpanjangan dari panjang ukur setelah batang uji putus, dinyatakan dalam persen (%) dari panjangukur semula. 2.1.4 Susut penampang adalah selisih antara luas penampang semula dan luas penampang pada tempat putus, dinyatakan dalam persen (%) dari luas penampangsemula. 2.2
Beban dan Tegangan
2.2.1 Beban maksimal adalah beban pengujian tarik, dinyatakan dalam 2.2.2 Kuat tarik adalah tegangan yang didapat dari beban maksimum dibagi oleh luas penampang semula dari batang uji, dinyatakan dalam kgf/mm2 (N/mm2). 2.2.3 Beban ulur adalah beban pada waktu terjadi deformasi plastis yang pada seketika tidak menunjukkan kenaikan beban, bahkan sering menurun, dinyatakan dalam kgf (N). 2.2.4 Batas ulur atau kuat ulur adalah beban ulur dibagi luas penampang semula dari batanguji, dinyatakan dalam kgf/mm2 (N/mm2).
25
2.2.5 Batas ulur teratas atau kuat ulur teratas adalah tegangan yang didapat dari beban, pada puncak pertama diagram tarik pada waktu terjadinya deformasi plastis dibagi oleh luas penampang semula dari batang uji, dinyatakan dalam kgf/mm2 (N/mm2). 2.2.6 Batas ulur terbawah atau kuat ulur terbawah adalah tegangan yang didapat dari beban terendah pada waktu terjadinya deformasi plastis, dibagi oleh luas penampang semula dari batang uji, dinyatakan dalam kgf/mm2 (N/mm2). 2.2.7 Batas regang adalah tegangan yang didapat dari beban pada waktu terjadinya deformasi plastis yang tidak menunjukkan penurunan beban pada perpanjangan plastis dalam presentase tertentu dari panjang ukur semula, dibagi oleh luas penampang semula dari batang uji, dinyatakan dalam kgf/mm2 N/mm2. 2.2.8 Batas regang 0,2 adalah batas ulur pada perpanjangan plastis 0,2% dari panjang ukur semula dibagi oleh luas penampang dari batang uji, dinyatakan dalam kgf/mm2 (N/mm2. 2.2.9 Modulus elastisitas adalah nilai yang didapat dari tegangan elastis dibagi oleh regang elastis pada tegangan elastis yangbersangkutan.
Gambar 2.5 Penarikan Batang Sumber:SNI 0408-1989 cara uji Tarik
26
Gambar 2.6 Penarikan Batang Sumber:SNI 0408-1989 cara uji Tarik
Gambar 2.7 Penentuan Panjang Ukur Setelah Patah Sumber:SNI 0408-1989 cara uji Tarik
Gambar 2.9 Batang uji setelah diuji Sumber:SNI 0408-1989 cara uji Tarik
Dengan penarikan garis D - T sejajar dengan garis modul B dapat ditentukan secara mendekati perpanjangan C. Dengan jarak 0,2 x C/A, di mana A adalah regang, ditarik garis sejajar dengan garis modul B, sehingga memotong garis lengkung diagram tarik dan titik potong ini menentukan batas regang 0,2%. 3. SIMBOL – SIMBOL L1 = panjang bagian yang prismatis dalam mm Lo = panjang ukur semula dalam mm Lu = panjang ukur setelah putus dalam mm So = luas penampang semula (terkecil) dari bagian panjang ukur dalam mm2 Su = luas penampang pada tempat putus dalam mm2
27
Fm = beban maksimum dalam kgf Lu = Lo = perpanjangan tetap setelah putus dalam mm A = regang =
Lu−Lo X 100 % Lo
Z = susutpenamPang = Rm = kuat-tarik =
So−Su X 100 % So
Fm kgf/mm2 (N/mm2) So
Q 0,2 = beban pada perpanjangan plastis 0,2 dalam kgf (N) QH = beban pada batas ulur teratas kgf (N) QL = beban pada tegangan ulur bawah kgf (N) RcH = Tegangan ulur atas =
QH kgf/mm2 (N/mm2) So
RcL = Tegangan ulurbawah =
QL kgf/mm2 (N/mm2) So
Rp = Tegangan ulur Rp 0,2 = Tegangan ulur 0,2 E = Modulus Elastisitas S = sekon 4.
CARAUJI
4.1
Prinsip Pengujian
Pengujian terdiri dari penarikan batang uji secara terus menerus dengan gaya yang bertambah besar sampai putus dengan tujuan untuk menentukan nilainilai tarik. 4,2
Batang Uji
Bentuk dan ukuran batang uji tarik menurut SNI 07-0371 - 1989, Batang Uji Tarik untuk logam. 4.3
Peralatan
4.3.1
Mesin Uji
28
Uji tarik dilakukan pada mesin uji tarik. Jalannya pembebanan, beban maksimum dan beban putus harus dapat dibaca. Mesin uji tarik hanrs dikalibrasi menurut ketentuan kalibrasi mesin uji yang berlaku dan harus memenuhi syarat sebagai tingkat (grade) tertentu. Pembacaan beban harus dapat sampai 10% di atas beban maksimum menurut skala penunjuk beban yang dipakai pada mesin uji tarik.
2.11
Kecepatan Pembebanan Uji Tarik Kecepatan pembebanan uji Tarik dibagi menjadi 2 yaitu:
a. Displacement control b. Load control Pengaruh penggunaan jenis kecepatan pengujian displacement control dan load control terhadap hasil uji tarik specimen adalah sebagai berikut: 1. Seluruh specimen uji tarik pelat baja cold formed yang menggunakan kecepatan pengujian jenis displacement control menghasilkan bentuk keutuhan yang berupa leleh pada bagian gage length. Hal ini berbeda dengan specimen yang diuji dengan menggunakan kecepatan jenis load control. 2. Besaran nilai property material yang dihasilkan antara pengujian yang menggunakan displacement control dan load control tidak berbeda jauh dan memiliki kesamaan bentuk kurva p-dela, yaitu batas elastis. SNI 2052-2017 menjelaskan uji tarik logam seperti baja atau logam paduan. Test ini menunjukkan sifat mekanik yang penting seperti kekuatan yield, kekuatan tarik, perpanjangan dan pengaruh daerah. Test tarik SNI 2052-2017 menentukan daktilitas dan kekuatan dari berbagai logam ketika menjalani tegangan tarik unaksial. Sebuah mesin uji universal elektro mekanis atau hidrolik dilengkapi dengan gaya grip specimen yang tepat, sebuah ekstensometer dan perangkat lunak yang mampu mengendalikan laju regangan dan merekan stress data regangan perlu dilakukan test ini. Kesimpulan adalah kenaikan (laju) kecepatan regangan pada kisaran temperature tertentu akan meningkatkan tegangan maksimum / kekuatan maksimum (ultimate strength). Kecepatan pencekaman pada uji tarik material, baik itu benttuk bulat maupun plat, diatur dalam American Society Testing Material (SNI) 2051-2017.
29
Kecepatan pembebanan pada alas uji tarik berbeda beda sesuai dengan jenis dan kapasitas uji tariknya. Kepatan pembebanan pada uji tarik yang dilakukan ini yaitu pada 0.015 ± 0.006 mm/menit, ini adalah laju peregangan. Laju peregangan (straining) pada 0.005 mm/menit sering kali digunakan untuk aerospace atau mesin luar angkasa. Kemudian laju crosshead atau cekam harus dijaga dan diatur pada 0.015 ± 0.003 mm/menit. Kecepatan testing jg harus didatur antara 0.05 dan 0.5 mm/menit.
2.12
Kegagalan Dalam Uji Tarik
Kenapa mesin/peralatan atau elemen mesin mengalami kegagalan? Pertanyaan ini adalah masalah mendasar yang telah menghantui ilmuwan dan insinyur sejak berabad-abad lalu. Mekanisme terjadinya kegagalan kini lebih dipahami seiring kemajuan teknik pengujian dan pengukuran. Kegagalan pada suatu elemen mesin dapat terjadi dalam berbagai wujud seperti misalnya yielding, retak, patah, scoring, pitting, korosi, aus, dan lain-lain. Agen penyebab kegagalan juga bermacam-macam seperti misalnya salah design, beban operasional, kesalahan maintenance, cacat material, temperatur, lingkungan, waktu, dan lainlain. Dengan pengetahuan yang lengkap tentang kegagalan, maka para insinyur dapat mempertimbangkan berbagai aspek penyebab kegagalan dalam perancangan sehingga diharapkan kegagalan tidak akan terjadi selama umur teknisnya. Dalam bab ini hanya akan dibahas kegagalan elemen mesin yang diakibatkan oleh beban mekanis. Beban mekanis yang dimaksud adalah beban dalam bentuk gaya, momen, tekanan, dan beban mekanis lainnya. Kegagalan akibat beban mekanis adalah berhubungan dengan jenis tegangan yang terjadi pada komponen mesin. Pertanyaannya adalah : tipe tegangan seperti apa yang akan menimbulkan kegagalan? tegangan tarik? tegangan tekan? atau tegangan geser? Faktor lain apakah yang juga ikut berpengaruh dalam menimbulkan kegagalan?
30
Gambar 2.9 Kegagalan akibat tegangan tarik uniaksial dan torsi murni Sumber:https://www.google.com/search? safe=strict&ei=aOE4XaPdF8i89QPYwZmoDg&q=kegagalan+yang+terjadi+dalam+uji+tarik &oq=kegagalan+yang+terjadi+dalam+uji+tari
Gambar 2.9 (a) menunjukkan lingkaran Mohr untuk spesimen yang mendapat beban tarik uniaksial. Terlihat bahwa spesimen juga mengalami tegangan geser dengan nilai maksimum sebesar setengah tegangan normal maksimum. Hal sebaliknya juga terjadi pada spesimen yang mendapat beban torsi murni, ternyata spesimen juga mengalami tegangan normal dengan nilai maksimum sama dengan tegangan geser maksimum. Jadi tegangan manakah yang lebih berperan menimbulkan kegagalan ? Uji tarik dapat menjelaskan terjadinya kegagalan pada spesimen yang mendapat beban uniaksial. Gambar 5.2 menunjukkan kurva tegangan-regangan pada spesimen material ulet (ductile) dan material getas (brittle). Terlihat fenomena “yielding” pada material ulet, sedangkan pada material getas, kegagalan atau patah terjadi tanpa adanya yielding yang signifikan. Jadi dapat disimpulkan bahwa tingkat kegagalan untuk material ulet akan dibatasi oleh kekuatan yield, dan material getas dibatasi oleh kekuatan ultimate. Analisis menunjukkan bahwa untuk material ulet, kegagalan lebih ditentukan oleh kekuatan geser, sedangkan untuk material getas, kegagalan lebih ditentukan oleh kekuatan tensile. Hal ini mengindikasikan bahwa perlu dikembangkan teori atau kriteria kegagalan yang berbeda antara material ulet dan
31
material getas. Variabel yang membedakan apakah material bersifat getas atau ulet dapat di baca di referensi.
2.13
Software Komputer Untuk Uji Tarik Penggunaan software computer dalam analisa uji Tarik berguna untuk
mengetahui titik terlemah pada suatu bahan tanpa harus menggunakan alat dan bahan yang akan ditarik namun cukup dengan aplikasi software yang menampilkan bahan dalam bentuk 3D kita dapat melihat titik terlemah pada material. Software Ansys merupakan software berbasis elemen hingga atau FEA. Penggunaannya mencakup simulasi struktur , dinamika fluida , akustik dan elektromagnetik. Ansys merupakan salah satu dari Computer Aided Engineering (CAE) yang dikembangkan oleh Ansys Inc. Ansys mechanical , Ansys multiphysiscs dan produk non komersial merupakan variasi dari Ansys dan post processing dalam suatu tampilan penggunaan Ansys cukup mudah. Kita dapat mendesain dengan Ansys atau dengan Solidworks dan Autocad dengan
32
menginput data ke dalam Ansys serta dapat menguji material dengan memberi arah gaya yang kita butuhkan dan melihat deformasi pada material uji.
Gambar 2.10 Tampilan Ansys Sumber: https://www.theengineer.co.uk/supplier-network/product/productpresentation-ansys-workbench-16-0-meshing/ Pada simulasi Ansys terdapat bahan yang dilakukan pengujian Tarik yaitu daerah biru yang menunjukkan titik aman saat pengujian atau pemberian beban atau gaya karena adanya penampang luas dan warna yang lebih cerah menunjukkan terjadinya deformasi. Pada pengujian Tarik di software Ansys dalam bidang rekayasa dan engineering sangat membantu para penguji karena dengan melakukan pengujian pada aplikasi Ansys , kita dapat melakukan pengujian berkali-kali tanpa harus menggunakan spesimen dan hasil pengujian dapat kita konversikan dalam data tegangan dan regangan secara otomatis tanpa harus dikonversikan oleh kita jika menggunakan mesin uji uji.
33
Gambar 2.11 Pengujian Tarik Pada Ansys Sumber : https://www.youtube.com/watch?v=uW0PRpw-RCU Gambar diatas menunjukkan pengujian Tarik yang dilakukan pada Ansys dan didapatkan tegangan dan regangan serta deformasi yang terjadi. Software UTM adalah software yang digunakan pada pengujian Tarik untuk praktikum kali ini. Perangkat lunak uji tersebut telah dirancang secara ergonomis untuk memenuhi berbagai kebutuhan pelanggan sesuai kebutuhan mereka dan mengoperasikan perangkat lunak ini sangat ramah penggunaan dan fiturnya sudah cukup jelas. Features (layar pengantar) menunjukkan fitur dan fasilitas tampilan yang tersedia ditampilkan pertama pada perangkat lunak. Berbagai model test yaitu: 1. Uji Tarik 2. Uji Tekan 3. Uji Bengkok 4. Uji Geser 2.14
Inovasi Pengujian Tarik Teknologi Uji Tarik Dengan Rubber Testing Equipment Rabu, 24 Juli
2019 Berbicara tentang teknologi pengujian maka akan banyak berbicara tentang berbacam macam alat pengujian sesuai aplikasi dan fungsi, tidak terkecuali dengan artikel yang akan dibahas hari ini, yaitu tentang melakukan pengujian tarik pada material karet dengan menggunakan Rubber Testing Equipment. Jika kita ingin melakukan suatu standarisasi atau ingin melihat performa dari suatu produk dibutuhkan suatu pengujian yang dapat mengetahui performa dan kualitas dari produk yang diuji. Uji Tarik atau pengujian tarik adalah salah satu jenis pengujian yang berfungsi untuk mengetahui sifat – sifat suatu bahan atau material yang diuji . Pengujian Tarik dilakukan dengan menarik suatu bahan, maka akan diketahui bagaimana bahan akan bereaksi terhadap tenaga tarikan, selain itu juga dapat diketahui sejauh mana material akan bertambah panjang. Alat percobaan uji tarik
34
ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Pada industri karet (latex), pengujian uji tarik juga dilakukan untuk uji komponen yang berbahan karet, uji tarik pada karet (rubber) dapat dilakukan dengan menggunakan alat uji karet (Rubber Testing Equipment). Terdapat beberapa macam dan jenis dari alat uji karet, untuk melakukan pengujian tarik pada karet dapat menggunakan tensile strength tester yang merupakan instrument atau alat yang di gunakan untuk mengukur pengujian agar mengetahui sifat-sifat suatu component seperti kelenturan (elongation), kekuatan, bending, dll. Dengan menarik suatu material kita akan segera mengetahui bagaimana material tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana element itu bertambah panjang. Pabrik industri ban merupakan salah satu industri karet (rubber) yang menggunakan tensile strength tester, mereka menggunakan salah satu rubber testing equipment ini untuk menguji pemuluran (elongation) pada components. Untuk mendapatkan tensile strength tester yang berkualitas dan dapat terus mendukung kinerja dalam melakukan pengujian tarik pada karet (rubber), dibutuhkan tensile strength tester yang berkualitas serta tidak terlalu mudah mengalami permasalahan, oleh sebap itu Alat Uji memiliki member penjualan alat - alat pengujian yaitu Testing Indonesia yang bergerak dibidang penyedia produk pengujian (testing) serta jasa pengujian yang memiliki beberapa rubber testing equipment salah satunya adalah tensile strength tester. Keuntungan menggunakan produk dari testing indonesia adalah, anda dapat berkonsultasi langsung dengan engineering terkait dan berpengalaman serta terdapat garansi after product sales setiap pembelian produk baru. Karena banyaknya material yang membutuhkan uji Tarik ( Tensile Test) sebelum material tersebut digunakan baik untuk mendesai pesawat terbang, atau konstruksi atau rangaka dari kenderaan, maka oleh karena itu harus membuat berbagai macam alat uji Tarik ( Tensile Test ) untuk setiap material yang ada, hal ini merupakan tantangan yang sangat besar bagi para insinyur atau para engineer supaya kecelakaan dalam proses perancangan semakin sedikit ataupun terjadimya hal yang tidak diinginkan oleh para pembuat atau perancang.
35
BAB III ALAT DAN BAHAN
3.1
Alat Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum tensile test adalah :
1.
Mesin uji tarik ( Universal testing Machine)
Digunakan untuk memberi beban tarikan terhadap spesimen yang akan diuji kekuatannya.
16
36
1 15 2 14 3 13 4 12 5 11 6 10
7
9
8
Gambar 3.1 Mesin Uji Tarik Sumber : Laboratorium Fenomena Dasar Keterangan : 1. Pulpen 2. Kertas Grafik 3. Tombol Pump-On 4. Lampu indikator Mesin 5. Tombol Load 6. Tombol Pump-Off 7. Oil Pump 8. Unload Valve 9. tombol Penurun Chuck Bawah 10. Tombol Penaik Chuck Atas 11. Jarum penunjuk Skala
37
12. Pembaca Skala 13. Chuck bawah 14. Pengunci Chuck bawah 15. Chuck Atas 16. Pengunci Chuck Atas Untuk spesifikasi dari mesin yang digunakan adalah sebagai berikut: Tipe
: AMU
Kapasitas
: 1010u
MFG No
: 20749
Tanggal
: Mei 1989
2.
Palu Digunakan saat spesimen sangkut pada penjepit mesin uji tarik
Gambar 3.2 Palu Sumber : https://www.indotrading.com/tangerang/palu_3053/ 3,
Tang Digunakan dalam pemasangan spesimen atau benda kerja
38
Gambar 3.3 Tang Sumber : https://id.aliexpress.com/item/6PCS-European-Cutting-Pliers-8-200mmElectrician-Pliers-Wire-Cutter-Combination-Pliers-Shear-Sharp-Multitool/32798938660.html 4.
Jangka Sorong Jangka sorong digunakan untuk mengukur dimensi spesimen.
Selain mengukur panjang dari spesimen jangka sorong juga dihunakan untuk mengukur diameter pada titik-titik tertentu. 1 7 2 6 3 4
5
Gambar 3.4 Jangka Sorong Sumber : http://rumusrumus.com/cara-membaca-jangka-sorong/
Keterangan : 1. Rahang geser atas 2. Skala Utama 3. Skala Nonius 4. Rahang geser bawah 5. Rahang tetap bawah 6. pengukur kedalaman 7. Rahang tetap atas
39
5.
Pulpen Pulpen digunakan untuk mencata data hasil pengukuran.
Gambar 3.5 Pulpen Sumber : https://ekonomi.kompas.com/read/2014/08/25/185255126/Makin.Tergeser.di.Dala m.Negeri.Produsen.Pulpen.Ini.Genjot.Ekspor 6.
Correction Pen
Digunakan untuk menentukan batas diameter asal yang diukur pada spesimen sehingga dapat dilakukan pengukuran.
Gambar 3.6 Correction Pen Sumber : https://www.jakmall.com/papershop-jkt/tip-x-cair-tip-ex-correction-penkenko#8678880691930
7.
Pensil Digunakan dalam mencatat data sheet yang diperlukan
Gambar 3.7 Pensil
40
Sumber : https://arisudev.wordpress.com/2011/12/28/perbedaan-pensil-2b-danpensil-hb/ 8.
Penghapus pensil Digunakan dalam mencatat data sheet yang diperlukan.
Gambar 3.8 Penghapus Pensil Sumber : http://www.stationary.co.id/id/penghapus-pensil-staedler-besar 9.
Kalkulator Digunakan untuk proses perhitungan analisa uji.
Gambar 3.9 kalkulator Sumber : https://www.elevenia.co.id/prd-casio-fx-350-ms-scientific-kalkulatorcalculator-19305103 10. Penggaris Digunakan dalam mencatat data sheet.
Gambar 3.10 Penggaris
41
Sumber : https://www.tokopedia.com/dips-media/penggaris-15cm-butterflymurah 11.
Spidol Digunakan untuk mencatat teori dari pengujian
Gambar 3.11 Spidol Sumber : http://atkgolden.com/product/spidol-snowman-permanent-g-12/ 12.
Pengapus Spidol Digunakan dalam mencatat teori pengujian
Gambar 3.12 Penghapus Spidol Sumber : https://www.tokopedia.com/masterexecutive/gunindo-penghapus-spidolwhite-board-eraser-wb-803
13.
Kaus kaki Digunakan sebagai perlengkapan safety kaki
42
Gambar 3.13 Kaus Kaki Sumber : https://beauty-tools.info/product/flash-sale-cotton-republic-bisnis-dikaus-kaki-tabung-kaus-kaki-kaus-kaki-laki-laki-abu-abu-price-checker1438621.html 14.
Sepatu Safety Digunakan sebagai perlengkapan safety kaki
Gambar 3.14 Sepatu Safety Sumber : http://www.elevenia.co.id/prd-6-warna-sepatu-pria-sepatu-boots-priasepatu-safety-boots-pr-2910373 15.
Helm safety Digunakan untuk melindungi kepala pada saat pengujian berlangsung
Gamabar 3.15 Helm Safety Sumber : http://tigaem.com/face-shield/2006-3m-helm-safety-proyek-hard-hat-h702r-yellow-4-point-ratchet-suspension-20-eacase.html 16. Masker Digunakan untuk melindungi mulut dan hidung pada saat pengujian
43
Gambar 3.16 Masker Sumber : https://www.tokopedia.com/vbshoppe/masker-kain-anti-debumaskerdokter-disposable-mask-masker-mulut-masker-motor-masker-carbon 17.
Satu Unit Komputer Digunkan dalam komputerisasi tegangan-regangan yang terjadi pada pengujian 1 4
2
3 Gambar 3.17 Satu Unit Komputer Sumber : https://winpoin.com/bagian-bagian-komputer/ Keterangan : 1. Monitor 2. Mouse 3. keyboard 4. CPU
3.2
Bahan
44
Adapun bahan yang digunakan dalam uji tarik adalah: 1.
Baja Tulang Beton SNI 2052-2017
Baja Tulang Beton SNI 2052-2017 adalah jenis baja structural dengan kekuatan tarik 60 kg /mm2
Gambar 3.18 Spesimen sebelum uji tarik standar SNI 2052-2017
Gambar 3.18 Spesimen Sesudah uji tarik standar SNI 2052-2017
BAB IV PROSEDUR PERCOBAAN
Dalam percobaan uji tarik langkah kerjanya adalah sebagau berikut 1. Mempersiapkan alat dan bahan percobaan. 2. Mengukur spesimen uji tarik seperti mengukur panjang (lo ) dan diameter (do) .
45
1 3. Menghitung luas penampang spesimen dengan menggunakan rumus A= πD 2. 4 4. Menuliskan hasil pengukuran kedalam data sheet. 5. Menghidupkan mesin uji tarik (universal testing machine). 6. Membuka lebar katup unload valve, pastikan angina keluar kemudian katup kembali, katup unload valve dan load valve. 7. Cek semua kondisi mesin, apakah tombol pump on, crosshead up, crosshead down dan pump-off berjalan denagn lancar dan bekerja sesuai fungsinya. 8. Memberi tanda pada cekaman spesimen dengan menggunakan correction pen 9. Memasang spesimen pada cekam atas 10. Menaikkan cekam bawah dengan menekan tombol crosshead-up sampai cekam bawah mengenai spesimen sesuai batasan cekam 11. Pasang spesimen pasa cekam bawah 12. Menjalankan software universal testing machine 13. Pilih menu preparation 14. Pilih test type: tensile test 15. Pada pengujian spesimen pilih round spesimen 16. Masukkan data data spesimen seperti diameter awal dan panjang awal spesimen 17. Close menu preparation 18. Pilih menu testing 19. Pilih menu scale dan masukkan nilai 1000 kgf 20. Atur tombol force hingga mencapai 10.000 kgf 21. Atur tombol untuk menaikkan atau menurunkan nilai gaya pada skala sesuai beban 22. Pilih bahan spesimen uji steel alloy 23. Hidupkan tombol pump on 24. Tekan tombol start pada computer 25. Membuka tombol valve, sampai angka nilai sroke di computer dan load valve berhenti berputar 26. Tekan tombol pump off jika spesimen sudah patah 27. Tekan tombol stop pada computer 28. Menekan crosshead down sehinnga cekam bawah turun 46
29. Mengambil spesimen pada cekam atas 30. Mengukur spesimen hasil uji tarik 31. Mengukur panjang akhir 32. Menuliskan hasil pengukuran ke dalam data sheet 33. Dilakukan perhitungan tegangan regangan dengan menggunakan rumus σ
F , A
yaitu lengan mulur, tegangan tarik tegangan patah benda sampai nilai beban yaitu beban yield, beban maksimum dan beban patah 34. Menghitung nilai penguluran (elongation) dengan menggunakan rumus %=
∆l lo
35. Selesai
BAB V HASIL DAN ANALISA 5.1
Lampiran Data Sheet Hasil Percobaan (Terlampir)
5.2
Grafik Hasil Uji Tarik (Terlampir)
47
5.3
Hitungan Hasil Percobaan Menggunakan Rumus Empiris Data Diketahui : -
D (diameter)
= 9,07 mm
-
l0 (panjang awal)
= 200 mm
-
l0 + ∆l
= 228 mm
-
Beban Yield
= 3250 Kgf
-
Beban Maksimum
= 4101,29 Kgf
-
Beban Patah
= 3005,63 Kgf
-
Luas Penampang : π 3,14 A= D 2 = ¿ 4 4
-
-
-
-
Tegangan mulur (Yield Stress)
Tegangan tarik (Tensile Stress)
Tegangan patah (Fracture Stress)
Penguluran (Elongation Stress)
¿
=
Beban Yield A
¿
3250 Kgf =50,327 Kgf /mm 2 64,577 mm
=
Beban Maksimum A
¿
4101,29 Kgf =63,51 Kgf /mm2 64,577 bmm
=
Beban Patah A
¿
3005,63 Kgf =46,543 Kgf /mm2 64,577 mm
∆l 28 x 100 %= x 100 %=0,14 % l0 200
1. Data Sheet
48
2. Grafik Hasil Uji Tarik
49
BAB VI
50
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1
Kesimpulan Adapun kesimpulan dari pengujian Tensile Test ini adalah sebagai berikut
1. Uji tarik (tensile test) adalah pengujian kekuatan bahan dan material dengan metode penarikan specimen. 2. Kekutatan tarik adalah kekuatan akibat pembebanan dari awal hingga mencapai titik maksimum. Kekuatan Yield adalah kekuatan dimana material akan berubah dari deformasi plastik. Kekuatan padah adalah kekuatan dimana benda tidak dapat lagi menahan pembebanan yang ada. 3. Pada SNI 2052-2017 dengan panjang 200 mm dengan luas penampang 63,577 mm2 memiliki titik puncak (ultimate tensile strength) pada 4101,29 kgf. 4. Pada SNI 2052-2017 dengan panjang 200 mm dengan luas penampang 64,577 mm2 memiliki titik patah (fracture point) pada 3005,63 kgf. 5. Pada SNI 2052-2017 dengan panjang 200 mm dengan luas penampang 64,577 memiliki titik luluh(yield point) pada 3250 kgf. 6. Tegangan tarik maksimum pada pengujian ini
terjadi pada angka 63,51
kgf/mm2. 7. Teganngan mulur pada pengujian ini terjadi pada angka 50,327 kgf/mm2. 8. Tegangan patah pada pengujian ini terjadi pada angka 46,543 kgf/mm2. 9. Pertambahan panjang setelah mengalami deformasi menjadi 28 mm dengan panjang akhir 228 mm. 10. Penguluran (elongation ) terjadi mengalami uji tarik sebesar 0,14 %.
6.2
Saran
51
6.2.1
Saran untuk Asisten
1. Asisten sebaiknya waktu praktikan sesuai dengan waktu yang telah ditentukan sebelumnya. 2. Asisten sebaiknya tidak menggunakan nada yang tinggi pada waktu berbicara. 3. Asisten sebaiknya memastikan terlebih dahulu kondisi dari praktikan. 6.2.2
Saran Untuk Praktikan
1. Praktikan sebaiknya sebelum praktikum menyiapkan perlengkapan praktikum. 2. Praktikum sebaiknya waktu asisten laboratorium memberikan arahan, diperhatikan dengan baik-baik. 3. Sebaiknya praktikan rajin dalam asistensi laporan kepada asisten. 6.2.3
Saran untuk laboratorium
1. Sebaiknya tempat praktikum terpisah dari praktikum yang lain. 2. Sebaiknya alat labortorium memiliki mesin yang terbaru untuk mendapatkan hasil yang valid. 3. Sebaiknya dilakukan penambahan bidensio motor pada mesin uji tensile untuk mendapatkan data regangan dan necking lebih baik.
52
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Asisten Laboratorium Mekanika Teknik . 2017 . “ Modul Praktikum Mekanika
Teknik Fenomena Dasar”. Departemen Teknik Mesin , Fakultas Teknik , Universitas Sumatera Utara . [2]
Askelan ., D.R ., 1985 , “ The Science and Engineering of Material” . Alternate
Edition.Boston , USA : Plus Enguneering. [3]
Dieter , E. George . 1993 . “ Metalurgi Teknik”. Jakarta : PT. Gelora Aksara
Pratama [4]
Davis , H.E ., dkk . The Testing and Inspection of Engineering Materials “ , Mc
Graw - Hill Book Co. [5]
Popov . “ Mechanics of Solid Materials “ , Pretince – Hall Inc. Englewood
Cliffs : USA. .1978 [6]
Kalpakjian , Serope . 2003 . ,”Manufacturing Processes for Engineering
Materials “Prentince- Hall Inc , Upper Sadle River , NJ. [7]
http : //fisikazone/tegangan_stress/
[8]
Jurnal “ Standard Test Method for Tension Testing of Metalls Materials”
[9]
Jurnal “ Pengaruh kecepatan pengujian terhadap hasil uji tarik pelat baja”.
[10]
www.alatuji.com/article/detail/2/uji_tarik/
[11]
http://alatsafety.net
[12]
http://hamzaha.student
[13]
http://id.m.wikipedia.org/
[14]
http://serasih.wordpress.com/
53
LABORATORIUM MEKANIKA TEKNI (FENOMENA DASAR) LAPORAN PRAKTIKUM PERCOBAAN TENSILE TEST
OLEH :
NAMA
: ULWAN AHMADI
NIM
: 160401019
KELOMPOK
: 5 (LIMA)
LABORATORIUM MEKANIKA TEKNIK (FENOMENA DASAR) DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2019
54
