29446692 laporan uji impak matrek

TUGAS PENDAHULUAN MODUL F

UJI IMPAK

OLEH

KELOMPOK : 28

ANGGOTA KELOMPOK : 1. Astrid Parama N (13406026)

2. Bona Mangkirap (13406043)

3. Irma Sofiani (1340049)

4. Nadia Fadhilah Riza (13406069)

5. Prilla Sista LJ (13406080)

6. Ira Wulandari (13406094)

PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2007

BAB I

PENDAHULUAN

I. LATAR BELAKANG

Dalam pengujian mekanik terdapat perbedaan dalam jenis beban yang

diberikan pada material. Uji tarik, tekan, dan puntir, adalah pengujian dengan

menggunakan beban static. Sedangkan uji keras, fatigue, dan lentur

menggunakan jenis beban dinamik. Dan pada uji impak ini digunakan

pembebanan yang cepat (rapid loading). Perbedaan dari macam pembebanan

ini dapat dilihat pada strain rate-nya pada tabel di bawah ini.

No Rentang kecepatan regangan Kondisi atau tipe pengujian

1 10-8

s/d 10-5

s-1

Uji creep pada beban konstan

2 10-5

s/d 10-1

s-1

Pengujian tarik static

3 10-1

s/d 102 s

-1 Pengujian tarik atau tekan dinamik

4 102 s/d 10

4 s

-1 Pengujian impak dengan kecepatan

tinggi

5 104 s/d 10

8 s

-1 Pengujian impak dengan kecepatan

supertinggi (balistik)

Pada pembebanan cepat, disebut dengan beban impak, terjadi proses

penyerapan energi yang besar dari energi kinetic suatu beban yang menumbuk

spesimen. Proses penyerapan energi ini akan diubah dalam berbagai respon

material seperti deformasi plastis, efek histeristis, efek gesekan, dan inersia.

II. TUJUAN PRAKTIKUM

1. Mengetahui pengaruh beban impak terhadap sifat mekanik material

2. Mengetahui standar dan prosedur pengujian impak

3. Mengetahui factor yang mempengaruhi kegagalan material dengan

beban impak

BAB II

DASAR TEORI

Pengujian impak digunakan untuk menguji kecenderungan suatu material untuk

bersifat getas. Spesimen yang diberi notch (takikan) menerima beban secara tiba-

tiba (rapid loading). Pada pembebanan cepat ini, terjadi proses penyerapan energi

yang besar dari energi kinetik suatu beban yang menumbuk ke spesimen. Sejarah

dilakukannya pengujian ini adalah karena hasil uji tarik yang biasa digunakan

untuk mengetahui sifat material tidak dapat memprediksi secara tepat perilaku

patah dari material.

Spesimen yang digunakan dalam pengujian impak adalah batang baja ST 37 dan

Alumunium dengan standar ASTM E 23 yang mempunyai luas penampang

melintang berupa bujursangkar (10 x 10 mm) dan memiliki notch V-45˚, dengan

jari-jari dasar 0.25 mm dan kedalaman 2 mm, seperti yang tampak pada gambar

berikut ini.

Pengujian impak dilakukan dengan menggunakan dua metode standar yaitu

metode Charpy dan Izod. Metode Charpy V Notch (CVN) banyak digunakan di

Amerika sedangkan metode Izod banyak digunakan di Inggris (Eropa). Pada

pengujian kali ini, dilakukan metode Charpy. Prinsip kerja metode Charpy yaitu :

Specimen uji diletakkan dengan posisi mendatar pada penjepit.

Palu pemukul diatur pada ketinggian tertentu.

Atur posisi jarum pada alat ukur energi sesuai dengan sebesar energi yang

kita inginkan

Palu dilepaskan dari ketinggian tersebut lalu mengenai spesimen pada

bagian luar spesimen yang sejajar dengan takikan

Energi yang diserap oleh spesimen dihitung berdasarkan perbedaan energi

potensial palu saat sebelum dan sesudah pemukulan (dapat dibaca

langsung di skala pada mesin penguji).

Metode Charpy lebih umum dilakukan karena lebih mudah diterapkan, murah dan

pengujiannya dapat dilakukan pada suhu di bawah suhu ruang. Pada metode Izod,

spesimen harus dipendam dalah posisi horizontal, kemudian diberi rapid load

dibagian diatas notch. Hal ini dinilai agak merepotkan dalam pengujian, karena

suhu spesimen yang telah ditentukan dapat mudah berubah akibat lamanya waktu

pemendama spesimen yang akan mengakibatkan hasil pengujian yang tidak valid.

Arah Beban

Arah Beban

Metode Charpy

Metode Izod

Terdapat beberapa jenis patahan, yaitu patah ulet, patah getas, dan campuran dari

keduanya. Material yang bersifat ulet adalah material yang penyerapan energinya

tinggi. Sebaliknya material yang bersifat getas adalah material yang penyerapan

energinya rendah.

Patah ulet disebabkan oleh tegangan geser dengan ciri-ciri antara lain, pada

permukaan patahannya terdapat garis-garis benang serabut (fibrosa), berserat,

menyerap cahaya, pempilannya buram, dan terjadi deformasi plastis. Patah getas

disebabkan oleh tegangan normal, permukaannya terliahat bentuk granular,

berkilat dan memantulkan cahaya serta tidak didahului deformasi plastis. Dalam

21 EPEPEM

kehidupan nyata, peristiwa patah getas dinilai lebih berbahaya daripada patah ulet

karena terjadi secara tiba tiba tanpa ada deformasi plastis terlebih dahulu sehingga

tidak tampak gejala-gejala material tersebut akan patah. Terdapat tiga faktor yang

mempengaruhi terjadinya patah getas dan patah ulet yaitu :

Tegangan triaxial

Temperatur

Patah getas disebabkan oleh temperatur rendah (di bawah

temperatur transisi), sedangkan patah ulet disebabkan oleh

temperatur tinggi (di atas temperatur transisi).Temperatur transisi

adalah rentang temperatur yang menjadi batas daari sifat ulet dan

getas suatu material.

Laju regangan atau laju pembebanan

Semakin tinggi laju pembebanan maka energi yang diserap

semakin kecil sehingga mengakibatkan terjadinya patah getas

Harga impak adalah energi yang diserap tiap satuan luas penampang lintang

spesimen uji. Harga impak didapat dengan persamaan

HI = A

E =

A

hhmg )( 21

Keterangan :

m = massa bandul pemukul

g = percepatan gravitasi

h 1 = beda tinggi pusat bandul & spesimen sebelum pemukulan

h 2 = beda tinggi pusat bandul & spesimen setelah pemukulan

h1, EM=EP1=m.g.h1

h2, EM=EP2=m.g.h2

EP = 0

EKmax=1/2 mv2

Persamaan di atas diperoleh dari hukum kekekalan mekanik, di mana energi

mekanik pada posisi h 1 merupakan murni energi potensial dari pembeban.

Sedangkan pada posisi h 2 , energi mekaniknya merupakan penjumlahan antara

energi potensial di h 2 dan energi yang diserap oleh spesimen. Semakin banyak

energi yang diserap berarti semakin besar harga impak spesimen. Sebaliknya

semakin kecil energi yang diserap harga impak spesimen menjadi semakin kecil.

Faktor-faktor yang mempengaruhi harga impak antara lain :

Temperatur

Jenis material benda uji

Laju pembebanan impak

Triaxial stress

Temperatur transisi adalah temperatur dimana terjadi perubahan sifat keuletan dan

ketangguhan pada material. Pada suatu material terjadi perubahan sifat dari ulet

menjadi getas akibat penurunan temperatur. Terdapat pula material yang tidak

memiliki temperatur transisi, material ini disebut chriogenic.

BAB III

DATA PERCOBAAN

Data Mesin

Jenis Mesin : Wolpert

Kapasitas mesin : 300 J

Standar Pengujian : ASTM E 23

Harga Impak =

luas

energi

Luas

Energi

Material

Spesimen P (mm) L (mm) t (mm)

H

(mm) T (°C)

Luas

(mm2)

Energi

(Joule) HI (Joule/mm2)

Permukaan

patahan

Aluminium1 61.5 9.75 9.99 7.5 -14 73.125 34 0.465 Getas

Aluminium2 59.7 10 9.75 8.3 -16 83 33 0.398 Getas

Aluminium3 58.5 9.4 9.98 7.6 122.2 71.44 112 1.568 Ulet

Aluminium4 59.6 10.3 10.3 8.4 113 86.52 66 0.763 Ulet

Aluminium5 59.6 9.3 9.3 7.6 24.4 70.68 40 0.566 Getas

Baja1 56.1 10 10 8 -13.9 80 11 0.138 Getas

Baja2 60.4 10 10 8.2 -30.8 82 8 0.098 Getas

Baja3 58.5 10 10 9.9 138.5 99 126 1.273 Ulet

Baja4 59.9 10 10 8.6 118.2 86 90 1.047 Getas

Baja5 59.2 10 10 7.2 24 72 81.5 1.132 Ulet-Getas

h

l

Luas

Energi

BAB IV

ANALISIS

1). Astrid Parama Ningrum

Pada percobaan, baja

2). Bona Mangkirap (13404043)

-Hasil percobaan menunjukkan pada aluminium 1,2,5(-16°C,-14°C,24,4°C) terjadi

patahan getas (yang diindikasikan dengan adanya titik-titik pada permukaan

patahan) yang dimana tidak seharusnya terjadi pada aluminium(yang harusnya

selalu ulet).hal ini mungkin disebabkan karena peletakan spesimen sewaktu

pengujian tidak tepat pada daerah takikan..Namun ternyata hasil kurva juga

menunjukkan bahwa energi yang diserap pada temperatur tersebut cukup

rendah(yang merupakan ciri patahan getas) sehingga agar tidak menyalahi teori

yang sudah ada,saya berpendapat bahwa rendahya energi tersebut secara umum

disebabkan oleh rendahnya temperatur,selain itu letak spesimen yang tidak tepat

juga menyebabkan energi yang diserap oleh spesimen tidak maksimal.

-spesimen ST 37 menunjukan sifat yang sesuai dengan material berstruktur non

FCC dimana material akan mengalami perubahan kondisi pada temperatur

transisinya.

-data temperatur transisi yang diperoleh tidak 100% sama dengan literatur namun

cukup mendekati,hal-hal yang menyebabkan kekurangakuratan data ini

adalah:adanya perbedaan suhu yang dicatat dengan pada saat terjadi impak yang

disebabkan oleh jeda waktu pengukuran dan dan pelepasan beban.

3). Irma Sofiani (13406049)

4). Nadia Fadhilah Riza (13406069)

Beban terdiri atas 3 jenis, yaitu beban dinamik, beban statik, dan beban impak.

Pengujian kali ini menggunakan beban impak. Material yang diberi beban impak

akan mengalami patah ulet pada suhu tinggi dan mengalami patah getas pada suhu

rendah. Karena itulah akan terbentuk temperatur transisi (adalah batas temperatur

perubahan sifat material dari ulet ke getas dan sebaliknya) pada material, kecuali

pada material yang memiliki susunan kubus FCC, contohnya Aluminum.

Faktor yang mempengaruhi terjadinya patah getas : tegangan triaxial, temperature,

laju pembebanan.

5). Prilla Sista LJ (13406080)

6). Ira Wulandari (13406094)

BAB V

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM

1. Buatlah kurva yang menghubungkan antara Temperatur dengan Energi yang

diserap oleh spesimen, baik Aluminum dengan Baja, dengan menggunakan

Microsoft Excel!

Jawaban :

Berdasarkan data yang didapat dari percobaan, didapatkan kurva hubungan

antara antara temperature dengan energi :

Kurva Harga Impak Aluminium

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

-50 0 50 100 150

Temperatur (°C)

Harg

a I

mp

ak (

Jo

ule

/m

m2)

Series1

Kurva Harga Impak Baja

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

-50 0 50 100 150

Temperatur (°C)

Harga I

mpak (

Jou

le/m

m2)

Series1

Kurva Harga Impak

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

-50 0 50 100 150

Temperatur (°C)

Harga I

mpak (

Jou

le/m

m2)

Aluminium

Baja

2. Tentukan temperatur dari kedua material tersebut! Apakah kegunaan dari

Temperatur transisi suatu material! Jelaskan dengan baik dan tepat!

Jawaban :

Temperatur transisi dari material baja berdasarkan kurva yang dibuat sekitar

-5°C sampai dengan 26°C. Sedangkan untuk material aluminium tidak

terdapat temperatur transisi. Dengan mengetahui temperatur transisi suatu

material, dapat diketahui pada temperatur berapa suatu material akan

mengalami perubahan struktur dari ulet ke getas. Dengan begitu, dalam

memilih suatu material untuk sebuah konstruksi kita bisa tahu jenis material

seperti apa yang baik untuk digunakan pada sebuah konstruksi.

3. Buatlah analisis mengenai bentuk permukaan patahan untuk semua

spesimen!

Material Temperatu

r (°C)

Permukaan

Patahan Analisis

Aluminium 1

Aluminium 2

Aluminium 3

Aluminium 4

Aluminium 5

Baja 1

Baja 2

Baja 3

Baja 4

Baja 5

-14

-16

122.2

113

24.4

-13.9

-30.8

138.5

118.2

24

Getas

Getas

Ulet

Ulet

Getas

Getas

Getas

Ulet

Getas

Ulet-getas

Penempatan takikan kurang tepat


Karena struktur aluminium FCC

sehingga patahan inter-granuler




Terjadi patahan trans-granular

Terjadi patahan trans-granular

Terjadi patahan inter-granular


Di bagian tengah permukaan ulet,

namun pada bagian pinggir

permukaan getas. Hal ini

disebabkan Baja 5 berada pada

temperatur ruang yang berada pada

temperatur transisi.

Material Temperatur

(°C)

Permukaan

Patahan Analisis

Aluminium 1 -14 Getas Penempatan takikan kurang tepat

Aluminium 2 -16 Getas Penempatan takikan kurang tepat

Aluminium 3 122.2 Ulet



Aluminium 4 113 Ulet



Aluminium 5 24.4 Getas Penempatan takikan kurang tepat

Baja 1 -13.9 Getas Terjadi patahan trans-granular

Baja 2 -30.8 Getas Terjadi patahan trans-granular

Baja 3 138.5 Ulet Terjadi patahan trans-granular

Baja 4 118.2 Getas Penempatan takikan kurang tepat

Baja 5 24 Ulet-Getas

Di bagian tengah permukaan ulet,

namun pada bagian pinggir

permukaan getas. Hal ini

disebabkan Baja 5 berada pada

temperatur ruang yang berada pada

temperatur transisi.

BAB VI

KESIMPULAN

Pengaruh Beban Impak

Dalam uji impak, digunakan pembebanan yang cepat (rapid loading).

Akibat pembebanan yang cepat ini, terjadi proses penyerapan energi yang

besar akibat dari energi kinetik beban impak yang menumbuk ke spesimen.

Energi yang diserap tersebut akan diubah dalam berbagai respon pada

material seperti deformasi plastis, efek histerisis, gesekan, patahan getas dan

ulet, dan sebagainya.

Metode Uji Impak

Ada dua metode yang digunakan dalam uji impak suatu material yakni

metode Charpy dan metode Izod. Metode Charpy lebih umum dilakukan

karena lebih mudah diterapkan, murah dan pengujiannya dapat dilakukan

pada suhu di bawah suhu ruang.

Kegagalan Material dipengaruhi oleh :

1. Temperatur

Semakin tinggi temperature, material semakin bersifat ulet. Sedangkan

semakin rendah temperature, material semakin bersifat getas.

2. Triaxial stress

Disebabkan oleh adanya takikan (notch). Adanya triaxial stress

(triaksidialitas) dapat mempertinggi tegangan.

3. Kecepatan pembebanan

Pada kecepatan pembebanan tinggi, patahan yang terjadi berupa patah

getas. Hal ini disebabkan karena saat patahan terjadi tidak didahului oleh

deformasi plastik. Sehingga energi yang diserap kecil.

29446692 laporan uji impak matrek

Documents