LAPORAN PRAKTIKUM

PENGUJIAN TARIK

( Tensile Test )

Disusun Oleh :

Nama : Akhmad Hafiz Adytia

Kelas : 2 EGC

NIM : 061440411696

JURUSAN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

BAB 1

PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

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 mekanis 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 kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi

bahan. Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis

yang diberikan secara perlahan.

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 juga 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.

B. tujuan percobaan

1. Memahami peristiwa yang terjadi pada bahan-bahan uji tarik.

2. Mengetahui kekuatan bahan logam melalui pemahaman dan pendalaman kurva hasil uji

tarik.

3. Untuk mengetahui kekuatan material terhadap gaya tarik.

C . Dasar teori

A. Uji tarik

Uji Tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan.

Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi

terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Uji tarik

adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara

memberikan beban gaya yang sesumbu. Percobaan ini untuk mengukur ketahanan suatu material

terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat.

Pengujian tarik adalah dasar dari pengujian mekanik yang dipergunakan pada material.

Dilakukan pembebanan uniaxial sehingga spesimen uji mengalami peregangan dan bertambah

panjang hingga akhirnya patah.

1.a. Bentuk dan Dimensi Spesimen uji

Spesimen uji harus memenuhi standar dan spesifikasi dari ASTM E8 atau D638. Standarisasi

dari bentuk spesimen uji dimaksudkan agar retak dan patahan terjadi di daerah gage length.

1.b.  Grip and Face Selection

Face dan grip adalah faktor penting. Dengan pemilihan setting yang tidak tepat, spesimen uji

akan terjadi slip atau bahkan pecah dalam daerah grip (jaw break). Beban yang diberikan pada

bahan yang di uji ditransmisikan pada pegangan bahan yang di uji. Dimensi dan ukuran pada

benda uji disesuaikan dengan estándar baku pengujian.

 Kurva tegangan-regangan teknik dibuat dari hasil pengujian yang didapatkan.

Tegangan yang digunakan pada kurva adalah tegangan membujur rata-rata dari pengujian tarik.

Tegangan teknik tersebut diperoleh dengan cara membagi beban yang diberikan dibagi dengan

luas awal penampang benda uji.

s= P/A0 

Dituliskan seperti dalam persamaan berikut:                                         

Keterangan ;     s   : besarnya tegangan (kg/mm2)

P   : beban yang diberikan (kg)

A0 : Luas penampang awal benda uji (mm2)

Regangan yang digunakan untuk kurva tegangan-regangan teknik adalah regangan linier rata-

rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan yang dihasilkan setelah pengujian

dilakukan dengan panjang awal.

Keterangan ;  e   : Besar regangan

L   : Panjang benda uji setelah pengujian (mm)

Lo : Panjang awal benda uji (mm)

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada

komposisi, perlakuan panas, deformasi plastik, laju regangan, temperatur dan keadaan

tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter pertama adalah parameter kekuatan,

sedangkan dua yang terakhir menyatakan keuletan bahan. Bentuk kurva tegangan-regangan

pada daerah elastis tegangan berbanding lurus terhadap regangan. Daerah remangan yang

tidak menimbulkan deformasi apabila beban dihilangkan disebut daerah elastis. Tegangan

yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi plastis akan bertambah besar dengan

bertambahnya regangan plastik

1. Mengapa melakukan Uji Tarik?

Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik. Bila kita terus menarik suatu bahan

(dalam hal ini suatu logam) sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap

yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gbr.1. Kurva ini  menunjukkan hubungan antara

gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai

bahan tersebut.

Gbr.1 Gambaran singkat uji tarik dan datanya

Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam

menahan beban. Kemampuan  ini umumnya disebut “Ultimate Tensile Strength” disingkat

dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.

B.Hukum Hooke (Hooke’s Law)

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

Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan dan strain adalah pertambahan panjang

dibagi panjang awal bahan.

Stress:  σ = F/A           F: gaya tarikan, A: luas penampang

Strain:  ε  = ΔL/L        ΔL: pertambahan panjang, L: panjang awal

Hubungan antara stress dan strain dirumuskan:

E = σ / ε

Untuk memudahkan pembahasan, Gbr.1 kita modifikasi sedikit dari hubungan antara gaya

tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan dan regangan (stress vs

strain). Selanjutnya  kita dapatkan Gbr.2, yang merupakan kurva standar ketika melakukan

eksperimen uji tarik.  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 strain dan stress seperti ini kerap disingkat

kurva SS (SS curve).

Gbr.2 Kurva tegangan-regangan

Bentuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi seperti pada

Gbr.3 berikut.

Gbr.3 Dimensi spesimen uji tarik (JIS Z2201).

Gbr.4 Ilustrasi pengukur regangan pada spesimen

Perubahan panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan (strain gage) yang

ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada Gbr.4. Bila pengukur regangan ini

mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai hambatan listrik yang

dibaca oleh detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan regangan.

2. Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logam

Sekarang akan kita bahas profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk keperluan

kebanyakan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat digeneralisasi seperti pada

Gbr.5.

Gbr.5 Profil data hasil uji tarik

Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman pada hasil

uji tarik seperti pada Gbr.5. Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai

D sesuai dengan arah panah dalam gambar.

Batas elastisσE ( elastic limit)

Dalam Gbr.5 dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik

A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula

(tepatnya hampir kembali ke kondisi semula) yaitu regangan “nol” pada titik O (lihat inset

dalam Gbr.5). Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi

berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan. Terdapat konvensi batas regangan

permamen (permanent strain) sehingga masih disebut perubahan elastis yaitu kurang dari

0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% . Tidak ada standarisasi yang

universal mengenai nilai ini. [1]

Batas proporsional σp (proportional limit)

Titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih bisa ditolerir. Tidak ada standarisasi

tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis.

Deformasi plastis (plastic deformation)

Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gbr.5 yaitu bila

bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.

Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress)

Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi

elastis ke plastis.

Tegangan luluh bawah σly (lower yield stress)

Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis.

Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan

ini.

Regangan luluh εy (yield strain)

Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.

Regangan elastis εe (elastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan

regangan ini akan kembali ke posisi semula.

Regangan plastis εp (plastic strain)

Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini

tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.

Regangan total (total strain)

Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, εT = εe+εp. Perhatikan beban

dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban

dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah

regangan plastis.

Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)

Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan maksimum yang

didapatkan dalam uji tarik.

Kekuatan patah (breaking strength)

Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang

diuji putus atau patah.

Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastis

Untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas, tegangan

luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan regangan permanen

sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain (Gbr.6).

Gbr.6 Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linier

Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa (Pascal, N/m2) dan strain

adalah besaran tanpa satuan.

3. Istilah lain

Selanjutnya akan kita bahas beberapa istilah lain yang penting seputar interpretasi hasil uji tarik.

Kelenturan (ductility)

Merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi

sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Bahan disebut lentur (ductile) bila

regangan plastis yang terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu

bahan disebut getas (brittle).

Derajat kelentingan (resilience)

Derajat kelentingan didefinisikan sebagai kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam

fase perubahan elastis. Sering disebut dengan Modulus Kelentingan (Modulus of

Resilience), dengan satuan strain energy per unit volume (Joule/m3 atau Pa). Dalam

Gbr.1, modulus kelentingan ditunjukkan oleh luas daerah yang diarsir.

Derajat ketangguhan (toughness)

Kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase plastis sampai bahan tersebut putus.

Sering disebut dengan Modulus Ketangguhan (modulus of toughness). Dalam Gbr.5,

modulus ketangguhan sama dengan luas daerah dibawah kurva OABCD.

Pengerasan regang (strain hardening)

Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding

regangan setelah memasuki fase plastis.

Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)

Dalam beberapa kasus definisi tegangan dan regangan seperti yang telah dibahas di atas

tidak dapat dipakai. Untuk itu dipakai definisi tegangan dan regangan sejati, yaitu

tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara real time. Detail

definisi tegangan dan regangan sejati ini dapat dilihat pada Gbr.7.

Gbr.7 Tegangan dan regangan berdasarkan panjang bahan sebenarnya

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1 Analisa Data Pengujian Pertama

2.1.1 Alat dan bahan

1. Alat yang digunakan

Mesin uji tarik

Alat ukur (jangka sorong)

Mistar

Alat tulis (spidol, kertas, pena)

2. Bahan yang digunakan

Besi berbentuk silinder

2.1.2 Langkah-langkah pengujian

Adapun langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Mengukur benda uji dengan jangka sorong.

2. Mengukur panjang (Lo) dan luas penampang benda uji.

3. Mengukur benda uji pada pencekam atas dan pencekam bawah pada mesin uji

tarik

4. Mengkalibrasikan mesin uji tarik dan memastikan skala pada posisi 0 ( nol ).

5. Memasang benda uji pada pencekam dan kunci pencekam tersebut.

6. Menyalakan mesin dengan menekan tombol ON/OFF dan lakukan pembebanan

tarik smpai benda uji putus. selama pembebanan,catat beban dan panjang yang

bertambah pada rentang yang telah ditentukan hingga benda uji putus.

7. Melepas benda uji pada pencekam atas dan bawah.

8. Mematikan mesin uji tarik

2.3 Analisa Data

Pada praktikum Uji Tarik yang dilakukan di Laboratorium Uji Tarik Teknik Mesin, kami

menguji kekuatan tarik suatu bahan yaitu besi silinder. Dengan cara menarik bahan tersebut

hingga putus. Hal ini bertujuan untuk mengetahui di titik mana bahan tersebut mudah terputus.

Titik pemutusan itu digambarkan dengan titik terlemah dari bahan tersebut yang disebabkan

bahan penyokong digunakan tidak murni besi maupun alumunium karena bisa terdapat bahan

lain yang bersifat lunak. Alat yang kami gunakan dapat mengukur panjang yang bertambah dari

bahan dan kekuatan beban yang diberikaan, tetapi alat yang digunakan masih tergolong

konvensional karena mistar pengukur yang digunakan masih manual dengan skala yang besar

dan proses pengerjaan nya juga secara manual, jadi untuk menentukan pertambahan panjangnya

dikira-kira pada setiap kenaikan daya yang diberikan.

Setiap kenaikan gaya yang diberikan pertambahan panjang yang didapatkan tidak

konstan, hal ini disebabkan unsur bahan yang terkandung didalam besi terdapat cacat, dimana

susunan bahan besi yang terkandung tidak tertata rapi. Proses pemutusan ini berlangsung cukup

lama tetapi saat besi tersebut akan terputus terdapat peristiwa necking yang berlangsung cukup

singkat. Posisi pemutusan nya bahan tidak berada ditengah hal ini menunjukan bahwa titik lemah

dari bahan tersebut ialah di bagian agak bawah.

BAB 3

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

1.      Semakin elastis suatu material, maka tidak akan mudah putus ketika dilakukan

penarikan.

2.      Semakin panjang garis tegangan pada grafik, maka benda tersebut semakin elastis

3.      Sebaliknya, semakin pendek garis tegangan pada grafik, maka benda tersebut semakin

getas

4.      Semakin rendah suhu, material semakin getas, dan sebaliknya.

B. Saran

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disarankan :

Sebaiknya sebelum dilakukan pengujian, alat-alat yang digunakan dilakukan pengecekan

terlebih dahulu, agar apabila ada alat yang rusak dapat segeradapat diperbaiki, dan pengujian

dapat dilakukan lebih maksimal.