BAB III

TENSILE TEST

3.1 Tujuan

3.1.1 Tujuan Instruksional Umum : Mahasiswa dapat melakukan pengujian tarik (tensile test) terhadap suatu material.

3.1.2 Tujuan Instruksional Khusus : 1. Mahasiswa mampu membuat diagram tegangan-regangan teknik dan sebenarnya berdasarkan diagram beban-pertambahan panjang yang di dapat dari hasil pengujian. 2. Mahasiswa mampu menjelaskan, menganalisa sifat-sifat mekanik material yang terdiri dari kekuatan tarik maksimum, kekuatan tarik luluh, reduction of area, elongation dan modulus elastisitas.

3.2 Dasar Teori

Salah satu sifat mekanik yang sangat penting dan dominan dalam suatu perancangan konstruksi dan proses manufaktur adalah kekuatan tarik. Kekuatan tarik suatu bahan di dapat dari hasil uji tarik (tensile test) yang dilaksanakan berdasarkan standar pengujian yang telah baku seperti ASTM (Assotiation Society Test and Material) JIS(Japan Industrial Standart), DIN (Deutches Institut for Nurmunge).dan yang lainnya.

Terdapat beberapa Spesimen pada uji tarik. Bentuk spesimen sebagaimana ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

1. Spesimen Plat

Batang uji berupa plat ditentukan dahulu gauge lengthnya, yaitu 60 mm. Setelah itu diambil titik tengah dari gauge length, yaitu A0 = 30 mm & B0 = 30 mm. Kesemuanya itu diberi tanda dengan penitik kemudian diukur kembali panjang gauge lenghtnya apakah tepat 60 mm atau tidak, setelah itu nilainya dimasukkan kedalam penandaan (L0).

Gambar 3.1 Spesimen Plat

2. Spesimen Round Bar

Batang uji berupa rounded ditentukan dulu gauge lenghtnya, yaitu 60 mm lalu ditentukan titik tegah gauge lenghtnya. Stelah itu diukur lagi panjang gauge length dari A ke B untuk dimasukkan kedalam penandaan (Lo). Setelah itu ditandai dengan penitik. Gambar 3.2 Spesimen Round Bar

3. Spesimen Beton Neser

Batang uji berupa deformed diratakan dulu ujung-ujungnya supaya dapat diperoleh pengukuran panjang yang lebih presisi. Ujung batang dapat diratakan dengan cara dikikir maupun dipotong dengan alat pemotong logam. Setelah itu diukur panjang batang uji dengan menggunakan jangka sorong, lalu ditentukan titik tengahnya dan dapat ditandai dengan menggunakan penitik. Setelah itu ditentukan gauge lenghtnya , yaitu 70 mm sehingga A0 dan B0 adalah masing-masing 35 mm dan juga ditandai dengan penitik. Baru kemudian diukur lagi panjang gauge lenghtnya (A ke B) yang kemudian hasil pengukuran dimasukkan kedalam penandaan (Lo)

Gambar 3.3 Spesimen Beton Neser

Pada pengujian tarik spesimen diberi beban uji aksial yang semakin besar secara kontinyu. Sebagai akibat pembebanan aksial tersebut, spesimen mengalami perubahan panjang. Perubahan beban (P) dan perubahan panjang (L) tercatat pada mesin uji tarik berupa grafik, yang merupakan fungsi beban dan pertambahan panjang dan disebut sebagai grafik P - L dan kemudian dijadikan grafik Stress-Strain (Grafik - ) yang menggambarkan sifat bahan secara umum.

Gambar 3.4 grafik P- hasil pengujian tarik beberapa logam

Dari gambar 1.4 di atas tampak bahwa sampai titik p perpanjangan sebanding dengan pertambahan beban. Pada daerah inilah berlaku hukum Hooke, sedangkan titik p merupakan batas berlakunya hukum tersebut. Oleh karena itu titik p di sebut juga batas proporsional. Sedikit di atas titik p terdapat titik e yang merupakan batas elastis di mana bila beban di hilangkan maka belum terjadi pertambahan panjang permanen dan spesimen kembali kepanjang semula. Daerah di bawah titik e di sebut daerah elastis. Sedangkan di atasnya di sebut daerah plastis.

Di atas titik e terdapat titik y yang merupakan titik yield (luluh) yakni di mana logam mengalami pertambahan panjang tanpa pertambahan beban yang berarti. Dengan kata lain titik yield merupakan keadaan di mana spesimen terdeformasi dengan beban minimum. Deformasi yang yang di mulai dari titik y ini bersifat permanen sehingga bila beban di hilangkan masih tersisa deformasi yang berupa pertambahan panjang yang di sebut deformasi plastis. Pada kenyataannya karena perbedaan antara ke tiga titik p, e dan y sangat kecil maka untuk perhitungan teknik seringkali keberadaan ke tiga titik tersebut cukup di wakili dengan titik y saja. Dalam kurva titik y ditunjukkan pada bagian kurva yang mendatar atau beban relatif tetap. Penampakan titik y ini tidak sama untuk semua logam. Pada material yang ulet seperti besi murni dan baja karbon rendah, titik y tampak sangat jelas. Namun pada umumnya penampakan titik y tidak tampak jelas. Untuk kasus seperti ini cara menentukan titik y dengan menggunakan metode offset. Metode offset di lakukan dengan cara menarik garis lurus yang sejajar dengan garis miring pada daerah proporsional dengan jarak 0,2% dari regangan maksimal. Titik y di dapat pada perpotongan garis tersebut dengan kurva - (gambar 1.5)

Gambar 1.5 Metode offset untuk menentukan titik yield

Kenaikan beban lebih lanjut akan menyebabkan deformasi yang akan semakin besar pada keseluruhan volume spesimen. Beban maksimum di tunjukkan dengan puncak kurva sampai pada beban maksimum ini, deformasi yang terjadi masih homogen sepanjang spesimen. Pada material yang ulet (ductile), setelahnya beban maksimum akan terjadi pengecilan penampang setempat (necking), selanjutnya beban turun dan akhirnya spesimen patah. Sedangkan pada material yang getas (brittle), spesimen akan patah setelah tercapai beban maksimum.

Grafik Tegangan-Regangan Teknik()

Hasil pengujian yang berupa grafik atau kurva tersebut sebenarnya belum menunjukkan kekuatan material, tetapi hanya menunjukkan kekuatan spesimen saja. Untuk mendapatkan kekuatan materialnya maka grafik tersebut harus di konversikan ke dalam tegangan-regangan teknik (grafik ). Grafik di buat dengan asumsi luas penampang spesimen konstan selama pengujian. Oleh karena itu penggunaan grafik ini terbatas pada konstruksi yang man deformasi permanen tidak di perbolehkan terjadi. Berdasarkan asumsi luas penampang konstans tersebut maka persamaan yang di gunakan adalah :

= P/Ao ..(1)

.(2)

di mana tegangan teknik (kN/mm2)

P = tegangan teknik (kN)

Ao = luas penampang awal spesimen (mm2)

= regangan teknik (%)

= panjang awal spesimen (mm)

= panjang spesimen setelah patah (mm)

= pertambahan panjang (mm)

=

Adapun langkah-langkah untuk mengkonversikan kurva ke dalam grafik adalah sebagai berikut:

1. Ubahlah kurva menjadi grafik dengan cara menambahkan sumbu tegak sebagai P dan sumbu mendatar sebagai .

2. tentukan skala beban (p) dan skala pertambahan panjang pada grafik . Untuk menentukan skala beban bagilah beban maksimal yang di dapat dari mesin dengan tinggi kurva maksimal, atau bagilah beban yield (bila ada) dengan tinggi yield pada kurva. Sedangkan untuk menentukan skala pertambahan panjang, bagilah panjang setelah patah dengan panjang pertambahan total pada kurva Dari perhitungan tersebut akan di dapatkan data:

1. Skala beban (P) 1mm : ........... kN

2. Skala pertambahan panjang 1mm : ........... mm

3. Ambillah 3 titik di daerah elastis, 3 titik di sekitar yield ( termasuk y), 3 titik di sekitar beban maksimal (termasuk u) dan satu titik patah (f). Tentukan besar beban dan pertambahan panjang ke sepuluh titik tersebut berdasarkan skala yang telah di buat di atas. Untuk membuat tampilan yang baik, terutama pada daerah elastis, tentukan terlebih dahulu kemiringan garis proporsional dengan memakai persamaan Hooke di bawah ini:

...................................................................................................................(3)

di mana = tegangan/ stress (kg/mm2, MPA,Psi)

= modulus elastisitas (kg/mm2,MPA,Psi)

= regangan/strain (mm/mm, in/in)

dari persamaan 3 di dapatkan

= .(4)4. Konversikan ke sepuluh beban (P) tersebut ke tegangan teknik dengan menggunakan persamaan 1 dan konversikan pertambahan panjangnya ke regangan teknik dengan memakai persamaan 2.

5. Buatlah grafik dengan sumbu mendatar dan sumbu tegak berdasarkan ke sepuluh titik acuan tersebut. Grafik yang terjadi (gambar 1.6) akan mirip dengan kurva , karena pada dasarnya grafik dengan kurva identik, hanya besaran sumbu-sumbunya yang berbeda.

Gambar 1.6 Grafik hasil konversi grafik

Grafik Tegangan-Regangan Sebenarnya

Grafik tegangan-regangan sebenarnya di buat dengan kondisi luas penampang yang terjadi selama pengujian. Penggunaan grafik ini khususnya pada manufaktur di mana deformasi plastis yang terjadi menjadi perhatian untuk proses pembentukkan. Perbedaan paling menyolok grafik ini dengan dengan grafik terletak pada keadaan kurva setelah titik u (beban ultimate). Pada grafik setelah titik u, kurva akan turun sampai patah di titik f (frakture), sedangkan pada grafik kurva akan terus naik sampai patah di titik f. Kenaikkan tersebut di sebabkan tegangan yang terjadi di perhitungkan untuk luas penampang sebenarnya sehingga meskipun beban turun namun karena tingkat pengecilan penampang lebih besar, maka tegangan yang terjadi juga lebih besar.

Berdasarkan asumsi volume konstan maka persamaan yang di gunakan adalah:

= ( 1 + )..........................................................................................(5)

= n ( 1 + )..........................................................................................(6)

Adapun langkah-langkah untuk mengkonversikan garfik ke dalam grafik adalah sebagai berikut:

1. Ambil kembali ke sepuluh titik pada grafik yang merupakan konversi dari grafik .Untuk menentukan nilai tegangan sebenarnya gunakan persamaan 5 sedangkan untuk nilai regangan sebenarnya gunakan persamaan 6.Persaman tersebut hanya berlaku sampai titik maksimum yaitu titik 1-8 .Sedangkan nilai ke dua titik lainnya (titik 9 dan titik 10) yang berada setelah puncak kurva akan mengalami perubahan.

2. Untuk menghitung nilai tegangan sebenarnya dan regangan sebenarnya pada kedua titik tersebut gunakan persamaan berikut:

.....................................................................................................................(7)

= n (Ao/Ai)...............................................................................................................(8) di mana Ai = Luas penampang sebenarnya. Untuk titik ke-10, A10 adalah luas penampang setelah patah, sedangkan untuk titik ke-9, A9 nilainya antara A8 dengan A10.

3. Buatlah grafik dengan sumbu mendatar dan sumbu tegak berdasarkan ke sepuluh titik acuan tersebut.Gambar 1.7 Grafik Tegangan dan Regangan sebenarnya

. Sifat Mekanik yang di dapat dari uji tarik

1. Tegangan Tarik Yield

....(9)

di mana = tegangan yield (kN/mm2)

Py = beban yield (kN)

2. Tegangan Tarik Maksimum/ Ultimate

....(10)

di mana = tegangan ultimate (kN/mm2)

pu = beban ultimate (kN)

3. Regangan

..........................................................................................(11)

di mana = regangan (%).

= pertambahan panjang (mm)

= panjang awal spesimen (mm)

Regangan tertinggi menunjukkan nilai keuletan suatu material.

4. Modulus Elastisitas (E)

Kalau regangan menunjukkan keuletan, maka modulus elastisitas menunjukkan kekakuan suatu material. Semakin besar nilai E, menandakan semakin kakunya suatu material. Harga E ini di turunkan dari persamaan hukum Hooke sebagaimana telah di uraikan pada persamaan 3 dan 4.

Dari persamaan tersebut juga nampak bahwa kekakuan suatu material relatif terhadap yang lain dapat di amati dari sudut kemiringan pada garis proporsional. Semakin besar , semakin kaku material tersebut.

5. Reduksi Penampang/Reduction of Area (RA )

RA=[(A0-A)/A0] 100%

di mana A = luas penampang setelah patah (mm2)

Reduksi penampang dapat juga di gunakan untuk menetukan keuletan material. Semakin tinggi nilai RA, semakin ulet material tersebut.

3.3 Metodelogi

3.3.1 Material

1. Spesimen uji tarik pelat.

2. Spesimen uji tarik round bar.

3. Spesimen uji tarik deformat.

4. Specimen uji tarik beton neser.

5. Kertas milimeter.

3.3.2 Peralatan

1. Mesin uji tarik.

2. Kikir.

3. Jangka sorong.

4. Ragum.

5. Penitik.

6. Palu.3.3.3 Langkah Kerja

1. Menyiapkan Spesimen

Ambil spesimen dan jepit pada ragum.

Ambil kikir, dan kikir bekas machining pada spesimen yang memungkinkan menmyebabkan salah ukur.

Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen..

2. Pembuatan gauge length

Ambil penitik dan tandai spesimen dengan dua titikan sejuh 50 mm. Posisikan gauge lenght tepat di tengah-tengah spesimen.

Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen.

3. Pengukuran dimensi

Ambil spesimen dan ukur dimensinya.

Catat jenis spesimen dan data pengukurannya pada lembar kerja.

Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen.

4. Pengujian pada mesin uji tarik

Catat data mesin pada lembar kerja.

Ambil kertas milimeter dan pasang pada tempatnya.

Ambil spesimen dan letakkan pada tempatnya secara tepat.

Setting beban dan pencatat grafik pada mesin tarik.

Berikan beban secara kontinyu sampai spesimen patah.

Amati dan catat besarnya beban pada saat yield, ultimate dan patah sebagaimana yang tampak pada monitor beban.

Setelah patah, ambil spesimen dan ukur panjang dan luasan penampang yang patah .

Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen.

3.4 Analisa dan Pembahasan

3.4.1 Spesimen 1 ( Round Bar ).

Skala beban : 1mm 1 kN

Skala l = Perpanjang setelah patah spesimen Pertambahan panjang plastis pada kurva

= 19,9 mm / 39 mm

1 mm 0,5mm/mmTabel 3.1 Spesimen 1 ( Round Bar )

Beberapa sifat mekanik yang didapat dari pengujian tarik pada spesimen round Bar adalah sebagai berikut :

a. Tegangan yield

(y = Py/A0 = 47 kN/ 122,65 mm

= 0,38 kN/mmb. Tegangan maksimum(u = Pu/A0 = 66 kN / 122,65 mm.

= 0,53 kN/mmc. Regangan maksimum

(max = ((L/Lo)x100% = (19,5 mm / 60,4 mm) x 100% = 32,28 %d. Reduksi penampang RA = (A0 A1)/A0 x 100%

= [(122,65 40,92)mm/122,65mm]x 100%

= 66,64 %e. Modulus Elastisitas titik ke-2

E = (/(

= 0,16 kN/mm2 / 0,04 kN/mm2 = 4 ( tg 75,96 o )

Grafik 3.1 Tegangan-Regangan Spesimen 1(Round Bar)3.4.2 Spesimen 2 ( Deformate )

Skala beban 1mm = 1 kNSkala l = perpanjangan setelah specimen patah

Pertambahan panjang total pada kurva = 22,76 mm

61 mm

= 0,37 mm/mm 1 mm = 0,37 mm Tabel 3.2 Spesimen 2 ( Deformate )

Beberapa sifat mekanik pengujian tarik pada spesimen Deformate adalah sebagai berikut :

Tegangan yield

(y = Py/A0 = 26 kN/ 69,36mm

= 0,37 kN/mmTegangan maksimum(u = Pu/A0 = 36 kN / 69,36 mm.

= 0,52 kN/mm2

Regangan maksimum

(max = ((L/Lo)x100% = (22,94 mm /75,30 mm) x 100% = 30,46 %Reduksi penampang RA = (A0 A1)/A0 x 100%

=(69,36 28,41)mm/69,36mm x 100%

= 59,04 %

Modulus Elastisitas titik ke-2

E = (/(

= 0,25 kN/mm2 / 0,0442 kN/mm2 = 11,389 ( tg 77,9 o)

Grafik 3.2 Tegangan-Regangan Spesimen 2 (deformate)3.4.3 Spesimen 3 (Plate)

Skala beban 1mm = 1 kNSkala l = Panjang setelah patah spesimen

Pertambahan panjang plastis pada kurva

= 22,8 mm / 42mm

1 mm = 0,54 mm / mm

Tabel 3.3 Spesimen 3 (Plate)Beberapa sifat mekanik yang didapat dari pengujian tarik pada spesimen Plate adalah sebagai berikut :

Tegangan yield

(y = Py/A0 = 32 kN/ 104,28 mm

= 0,31 kN/mmTegangan maksimum(u = Pu/A0 = 36 N / 104,28 mm.

= 0,34 kN/mm2Regangan maksimum(max = ((L/Lo)x100 = (20,7 mm/70,15 mm) x 100% = 29,508 % Reduksi penampang RA = (A0 A1)/A0 x 100%

= ( 104,28 25,66 )mm / 104,28 mm x 100%

= 54,90 %

Modulus Elastisitas titik ke-2

E = (/(

= 0,21 kN/mm2 / 0,0449 kN/mm2 = 4,672 kN/mm2 ( tg 84,98o )

Grafik 3.3 Tegangan-Regangan Spesimen 3 (Plate)

3.5 KesimpulanDari hasil penghitungan diatas, maka diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 3.1 Sifat mekanik

NoSpesimeny(kN/mm2)u(kN/mm2)E2(kN/mm2)max(%)RA(%)

1Round Bar0,380,53432,2866,64

2Deformate0,370,524,6729,5154,90

3Plat 0,0,5211,3930,4659,04

Dari data yang diperoleh diatas dapat disimpulkan bahwa: Spesimen 1 memiliki kekuatan elastic paling besar karena nilai tegangan yield nya paling besar

Spesimen 1 memiliki kekuatan tarik paling besar karena memiliki tegangan maksimum paling besar

Spesimen 3 memiliki kekakuan paling besar karena modulus elastisitasnya paling tinggi.

Spesimen 2 memiliki keuletan paling rendah karena memiliki elongation paling kecil.Daftar Pustaka

1. Harsono, Dr, Ir & T.Okamura, Dr, [1991], Teknologi Pengelasan Logam, PT. Pradya Paramita, Jakarta

2. Wachid Suherman, Ir, [1987], Diktat Pengetahuan Bahan, Jurusan Teknik Mesin FTI, ITS

3. Dosen Metallurgi, [1986], Petunjuk Praktikum Logam, Jurusan Teknik Mesin FTI, ITS

4. M.M. Munir, [2000], Modul Praktek Uji Bahan, Vol 1, Jurusan Teknik Bangunan Kapal, PPNS

5. Budi Prasojo, ST [2002], Buku Petunjuk Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, PPNS

PAGE 4 | Tensile Test

_1382200966.unknown

_1382200982.unknown

_1382200990.unknown

_1382200994.unknown

_1382200998.unknown

_1382201000.unknown

_1382201002.unknown

_1382201004.unknown

_1382201005.unknown

_1382201003.unknown

_1382201001.unknown

_1382200999.unknown

_1382200996.unknown

_1382200997.unknown

_1382200995.unknown

_1382200992.unknown

_1382200993.unknown

_1382200991.unknown

_1382200986.unknown

_1382200988.unknown

_1382200989.unknown

_1382200987.unknown

_1382200984.unknown

_1382200985.unknown

_1382200983.unknown

_1382200974.unknown

_1382200978.unknown

_1382200980.unknown

_1382200981.unknown

_1382200979.unknown

_1382200976.unknown

_1382200977.unknown

_1382200975.unknown

_1382200970.unknown

_1382200972.unknown

_1382200973.unknown

_1382200971.unknown

_1382200968.unknown

_1382200969.unknown

_1382200967.unknown

_1382200950.unknown

_1382200958.unknown

_1382200962.unknown

_1382200964.unknown

_1382200965.unknown

_1382200963.unknown

_1382200960.unknown

_1382200961.unknown

_1382200959.unknown

_1382200954.unknown

_1382200956.unknown

_1382200957.unknown

_1382200955.unknown

_1382200952.unknown

_1382200953.unknown

_1382200951.unknown

_1382200942.unknown

_1382200946.unknown

_1382200948.unknown

_1382200949.unknown

_1382200947.unknown

_1382200944.unknown

_1382200945.unknown

_1382200943.unknown

_1382200938.unknown

_1382200940.unknown

_1382200941.unknown

_1382200939.unknown

_1382200937.unknown

_1382200934.unknown