Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul A Uji Tarik PDF

Preview

Summary

Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul A Uji Tarik oleh : Nama : Catia Julie Aulia NIM : 13714035 Kelompok :7 Anggota (NIM) : 1. Conrad Cleave Bonar (13714008) 2. Catia Julie Aulia (13714035) 3. Hutomo Tanoto (13714044) 4. Fakhri Arsyi Hawari (13714051) Tanggal Praktikum : Rabu, 13 A...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul A Uji Tarik khoirul mabrur

Related papers Pengujian Merusak(dest ruct ive t est ing) muhammad adit ya

Uji Tarik 1copy.docx Arya Vicky LAPORAN PRAKT IKU1 Dio Pradana

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul A Uji Tarik oleh :

Nama

: Catia Julie Aulia

NIM

: 13714035

Kelompok

:7

Anggota (NIM) : 1. Conrad Cleave Bonar (13714008) 2. Catia Julie Aulia

(13714035)

3. Hutomo Tanoto

(13714044)

4. Fakhri Arsyi Hawari

(13714051)

Tanggal Praktikum

: Rabu, 13 April 2016

Tanggal Penyerahan Laporan : Selasa, 19 April 2016 Nama Asisten (NIM)

: I Gede Bagus Eka S. W. (13712055)

Laboratorium Metalurgi dan Teknik Material Program Studi Teknik Material Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2016

Catia Julie Aulia 13714035

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sesuai dengan namanya, uji tarik adalah pengujian mekanik yang memberikan beban tarik pada material uji dengan kecepatan pembebanan yang statis. Uji tarik merupakan salah satu pengujian yang bersifat merusak. Standar pengujian tarik mengacu pada ASTM E8/E8M. Uji tarik banyak digunakan di industri karena informasi yang diberikannya mengenai sifat mekanik material cukup banyak dan mudah untuk diolah. Selain itu, pengujian ini juga dapat digunakan untuk hampir semua jenis material, dimulai dari logam, keramik, dan polimer. Informasi yang diperoleh dari uji tarik biasa digunakan sebagai dasar pemilihan material, pengembangan paduan, kontrol kualitas, dan proses desain dalam berbagai kondisi. Pada awalnya, banyak industri yang membutuhkan bahan baku untuk membuat suatu produk. Untuk memastikan kualitas bahan baku yang dibutuhkan dan memastikan apakah bahan baku yang ada sesuai atau tidak, dilakukanlah uji tarik.

1.2 Tujuan Praktikum Tujuan dari Praktikum Uji Tarik adalah : 1. Menentukan modulus elastisitas spesimen. 2. Menentukan nilai yield strength spesimen. 3. Menentukan nilai ultimate tensile strength spesimen. 4. Menentukan nilai konstanta kekuatan dan koefisien strain hardening. 5. Menentukan ductility spesimen. 6. Mengetahui fenomena yang terjadi pada uji tarik.

Page 2 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

BAB II TEORI DASAR 2.1 Uji Tarik Uji tarik adalah pengujian mekanik yang memberikan beban tarik pada material uji dengan kecepatan pembebanan yang statis. Pada uji tarik, spesimen diberi beban gaya tarik pada satu sumbu yang bertambah secara kontinyu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami oleh benda uji. Standar pengujian tarik mengacu pada ASTM E8/E8M.

2.2 Skema Uji Tarik

(Sumber : Callister, William D. “Materials and Science Engineering An Introduction”, 6th edition. John Wiley & Sons, Inc. 2003.) Gambar 1. Skema Alat Uji Tarik

Pada uji tarik, spesimen dipasang pada mesin uji tarik dan dihubungkan ke extensometer melalui strain gauge. Extensometer adalah alat yang mengukur perubahan panjang yang dialami spesimen dengan strain gauge sebagai sensor. Crosshead bergerak sehingga membuat load cell bergerak. Load cell akan memberikan gaya dan menimbulkan tegangan tarik pada spesimen. Spesimen yang menerima tegangan tarik akan mengalami perubahan panjang. Perubahan

Page 3 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

panjang yang terjadi pada spesimen akan terdeteksi oleh strain gauge yang terpasang pada spesimen dan terukur oleh extensometer yang terhubung pada strain gauge. Data perubahan panjang dan perubahan gaya yang diterima oleh spesimen pun diperoleh dan dapat diolah lebih lanjut.

2.3 Spesimen Uji Tarik

(Sumber : ASTM E 8M) Gambar 2. Bentuk Spesimen Uji Tarik

Berdasarkan standar ASTM E8/E8M, untuk jenis material logam, panjang gage length spesimen adalah 4 kali diameter spesimen. Spesimen uji berbentuk silinder dengan dimensi sebagai berikut :

Standard Specimen

Small-Size Specimen Proportional to Standard

12,5

9

6

4

2,5

G

62,5 ± 0,1

45,0 ± 0,1

30,0 ± 0,1

20,0 ± 0,1

12,5 ± 0,1

D

12,5 ± 0,2

9,0 ± 0,1

6,0 ± 0,1

4,0 ± 0,1

2,5 ± 0,1

R

10

8

6

4

2

A

75

54

36

24

20

Dengan : G = Gage length D = Diameter R = Radius of fillet

Page 4 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

A = Length of reduced section

2.4 Baja ST-37 Baja ST-37 merupakan salah satu jenis baja yang paling sering digunakan. Berdasarkan literatur[1], nilai modulus elastisitas baja ST37 adalah 200 GPa. Baja ini mempunyai nilai ultimate tensile strength sebesar 370 MPa (tidak diberi perlakuan) dengan yield strength sebesar 298 MPa.

2.5 Kurva Stress – Strain Data hasil pengujian tarik dapat diolah menjadi kurva tegangan vs regangan. Kita mengenal dua tipe stress-strain, yaitu engineering stress – engineering strain dan true stress – true strain. Dari kurva dibawah dapat dilihat perbedaan diantara keduanya.

(Sumber : Slide Kuliah Sifat Mekanik Material) Gambar 3. Kurva Stress-Strain

1. Engineering Stress – Engineering Strain Sesuai dengan namanya, engineering stress – engineering strain adalah nilai dari tegangan dan regangan yang telah direkayasa. Rekayasa yang dimaksud adalah dengan mengasumsikan bahwa luas penampang untuk setiap pembebanan adalah sama, yaitu luas penampang awal. Kita

Page 5 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

tahu, semakin diberi beban, luas penampang spesimen akan selalu turun untuk setiap penambahan beban sehingga untuk meminimalkan faktor geometri ini dibentuklah engineering stress – engineering strain untuk memudahkan perhitungan. Nilai engineering stress dapat dihitung melalui persamaan berikut : (1) Dengan : σ = engineering stress (N/m2) F = beban yang bekerja pada spesimen (N) A0 = luas penampang awal spesimen (m2) Dan untuk engineering strain dapat dihitung melalui persamaan berikut : (2) Dengan : ε = engineering strain lo = panjang awal spesimen (m) li = panjang akhir spesimen (m) 2. True Stress – True Strain True stress – true strain adalah nilai tegangan dan regangan yang sebenarnya, dimana perubahan luas penampang spesimen seiring dengan penambahan beban juga diperhitungkan. Nilai true stress – true strain dapat dihitung dengan mengkonversi nilai dari engineering stress – engineering strain dengan persamaan : a.) Sesaat sebelum necking (3)

(4) Dengan : σt = true stress (N/m2) Page 6 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

σ = engineering stress (N/m2) ε = engineering strain εt = true strain

b.) Setelah terjadi necking (5) (6) Dengan : σt = true stress (N/m2) F = beban yang diberikan pada spesimen (N) Ai = luas penampang spesimen (m2) εt = true strain Ao = luas penampang awal spesimen (m2)

2.6 Fenomena Pada Uji Tarik Dalam pengujian tarik, terdapat fenomena-fenomena yang akan terjadi, diantaranya : 1. Deformasi Elastis Deformasi elastis adalah perubahan bentuk suatu material secara tidak permanen, dimana material tersebut dapat kembali lagi ke bentuk semula.

2. Deformasi Plastis Deformasi plastis adalah perubahan bentuk suatu material secara permanen. Meskipun beban yang diberikan dihilangkan, material tersebut tidak dapat kembali ke bentuk semula.

3. Necking

Page 7 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

Necking adalah penyempitan luas penampang setempat yang mulai ada setelah beban mencapai ultimate tensile strength nya.

(Sumber : Slide Kuliah Sifat Mekanik Material) Gambar 4. Perubahan yang Akan Terjadi Pada Material Saat Uji Tarik

4. Strain Hardening Strain

hardening

adalah

fenomena

pada

material

yang

menyebabkan material tersebut menjadi lebih keras dan kuat ketika mengalami deformasi plastis.

5. Luders Band

(Sumber : Dieter G. E. “Mechanical Metalurgy, SI Metric Edition”, 4th ed.) Gambar 5. Luders Band

Luders band adalah fenomena yang terjadi pada baja karbon rendah dimana nilai yield strength nya mengalami perpanjangan. Ketika

Page 8 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

beban yang diberikan sudah mencapai yield point, tegangan yang akan dialami material berfluktuasi pada nilai tegangan yang cukup konstan hingga tegangan yang dialami material tersebut kembali naik.

6. Reduction Area Reduction area adalah pengurangan luas penampang suatu material pada saat mengalami deformasi plastis.

7. Fracture Fracture adalah patahnya suatu material karena tidak dapat menahan beban lagi.

2.7 Sifat Mekanik Pada Uji Tarik

(Sumber : https://en.wikipedia.org/wiki/Resilience) Gambar 6. Sifat Mekanik Pada Uji Tarik

Dari pengujian uji tarik dapat diperoleh sifat mekanik sebagai berikut : 1. Modulus Elastisitas Modulus elastisitas atau kekakuan adalah nilai ketahanan suatu material untuk mengalami deformasi elastis ketika ada gaya diterapkan pada benda itu.

Page 9 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

2. Yielding

(Sumber : Slide Kuliah Sifat Mekanik Material) Gambar 7. Tipe Yielding Pada Material

Yielding adalah nilai tegangan pada saat material akan terdeformasi plastis. Tipe yielding ada 4, yaitu : a. True Elastic Limit Nilai tegangan minimum dimana adanya pergerakan dislokasi. b. Proportional Limit Nilai tegangan maksimum dimana nilai tegangannya sebanding dengan nilai regangannya. c. Elastic Limit Nilai tegangan maksimum yang dapat diterima oleh suatu material tanpa adanya regangan secara permanen. d. Offset Yield Strength Nilai tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan regangan sebesar 0,2 persen pada material. Nilai 0,2 persen ini merupakan suatu kesepakatan dimana pada regangan sebesar 0,2 persen, suatu material telah mengalami deformasi plastis.

3. Ultimate Tensile Strength

Page 10 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

Ultimate tensile strength adalah nilai tegangan maksimum yang dapat diterima oleh suatu material.

4. Ductility Keuletan adalah kemampuan suatu material untuk terdeformasi sebelum mengalami kegagalan.

5. Resilience Resilience adalah kemampuan suatu material untuk menyerap energi ketika terdeformasi elastis dan untuk kembali ke bentuk semula.

6. Toughness Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menyerap energi.

Page 11 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

BAB III DATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA 3.1 Data Percobaan Material

: ST-37

Mesin Uji

: Universal Testing Machine (TARNO GROCKI)

Gage Length Awal

: 32,59 mm

Gage Length Akhir

: 43,77 mm

Diameter Awal

: 6,39 mm

Diameter Akhir

: 3,8 mm

Beban Skala

: 16000 N

Kecepatan

: 5 mm/min

Beban (kN)

Diameter (mm)

0

6,39

10

6,38

11

6,38

12

6,37

13

6,30

14

6,28

15

6,24

16

6,18

17

6,08

17

5,81

16

5,78

15

4,72

14

4,14

Ultimate Tensile Strength : 17700 N

Page 12 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

7.2 Pengolahan Data 1. Kurva Gaya vs. Regangan Dari data yang telah diperoleh, didapatkan nilai tegangan dan waktu. Untuk mengkonversi tegangan menjadi gaya, dilakukan perbandingan antara tegangan (mV) dengan gaya. Diketahui ultimate tensile strength pada spesimen uji adalah sebesar 17700. Nilai tersebut setara dengan nilai tegangan (mV) maksimum yang ada. Untuk pengolahan data yang lainnya, perbandingan antara ultimate tensile stregth dengan tegangan maksimum dijadikan sebagai acuan. Sehingga didapat persamaan :

(mV)

Untuk mencari nilai regangan, kita tahu bahwa kecepatan pada mesin uji adalah sebesar 5mm/min dan kita memiliki data berupa waktu. Sehingga kita dapat menghitung nilai regangan menggunakan persamaan :

Dari perhitungan tersebut didapat tabel sebagai berikut :

Page 13 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

Tabel 1. Pengolahan Data Gaya dan Regangan

waktu (s)

Milivolt

Gaya (N)

Regangan (mm)

0

0

0

0

2

127

488,3554

0,166666

4

291

1118,988

0,333332

6

421

1618,879

0,499998

8

511

1964,958

0,666664

10

661

2541,755

0,83333

12

801

3080,1

0,999996

14

938

3606,909

1,166662

16

1104

4245,231

1,333328

18

1270

4883,554

1,499994

20

1490

5729,524

1,66666

22

1679

6456,289

1,833326

24

1930

7421,464

1,999992

26

2101

8079,014

2,166658

28

2297

8832,696

2,333324

30

2538

9759,418

2,49999

32

2746

10559,24

2,666656

34

2952

11351,38

2,833322

36

3158

12143,52

2,999988

38

3372

12966,41

3,166654

40

3401

13077,93

3,33332

42

3135

12055,07

3,499986

44

3255

12516,51

3,666652

46

3108

11951,25

3,833318

48

3196

12289,64

3,999984

50

3225

12401,15

4,16665

52

3320

12766,46

4,333316

Page 14 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

54

3398

13066,39

4,499982

56

3508

13489,38

4,666648

58

3558

13681,64

4,833314

60

3653

14046,95

4,99998

62

3723

14316,12

5,166646

64

3792

14581,45

5,333312

66

3841

14769,87

5,499978

68

3889

14954,44

5,666644

70

3928

15104,41

5,83331

72

3968

15258,22

5,999976

74

4008

15412,04

6,166642

76

4045

15554,31

6,333308

78

4077

15677,36

6,499974

80

4116

15827,33

6,66664

82

4143

15931,15

6,833306

84

4181

16077,28

6,999972

86

4222

16234,93

7,166638

88

4249

16338,76

7,333304

90

4286

16481,03

7,49997

92

4321

16615,62

7,666636

94

4357

16754,05

7,833302

96

4398

16911,71

7,999968

98

4425

17015,53

8,166634

100

4436

17057,83

8,333300

102

4465

17169,35

8,499966

104

4487

17253,94

8,666632

106

4516

17365,46

8,833298

108

4527

17407,76

8,999964

110

4537

17446,21

9,16663

112

4565

17553,88

9,333296

Page 15 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

114

4596

17673,08

9,499962

116

4603

17700

9,666628

118

4595

17669,24

9,833294

120

4576

17596,18

9,99996

122

4547

17484,66

10,16663

124

4515

17361,61

10,33329

126

4496

17288,55

10,49996

128

4467

17177,04

10,66662

130

4418

16988,62

10,83329

132

4377

16830,96

10,99996

134

4320

16611,77

11,16662

136

4223

16238,78

11,33329

138

4082

15696,59

11,49995

140

3836

14750,64

11,66662

142

3558

13681,64

11,83329

Data yang telah diolah dapat diplotkan kedalam kurva F vs. l. Grafik 1. Kurva Gaya vs. Regangan

Kurva Gaya vs. Regangan 20000 18000 16000 14000 F (N)

12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0

2

4

6

l (mm)

8

10

12

14

Page 16 of 39

Catia Julie Aulia 13714035

2. Kurva Engineering Stress – Engineering Strain Dari pengolahan data sebelumnya, kita tahu nilai beban yang diberikan pada spesimen dan regangan yang terjadi pada spesimen. Dari data tersebut dapat dihitung nilai engineering stress dan engineering strain nya melalui persamaan :

dan Dimana : Ao = luas penampang awal =

= 32,0532 mm2

=

lo = panjang awal spesimen = 32,59 mm Tabel 2. Pengolahan Data Engineering Stress – Engineering Strain

Gaya (N)

Regangan (mm)

σe (MPa)

0

0

0

0

488.3554

0.166666

15.23577741

0.005114
<...