Laporan Praktikum

Laboratorium Teknik Material 1

Modul F Uji Impak

Oleh :

Nama : Suselo Suluhito

NIM : 13108095

Kelompok : 9

Anggota (NIM) : Jonathan RMS (13108057)

Isra Hadi (13108059)

Alfian Sulthoni (13108061)

Andi Mochammad AIM (13108067)

Edo Prawiratama (13108074)

Tony Kosasih (13108094)

Suselo Suluhito (13108095)

Tanggal Praktikum : 20 April 2010

Nama Asisten (NIM) : Heru Hermawan (13706018)

Tanggal Pengesahan : 23 April 2010

Laboratorium Metalurgi

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung

2010

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Dalam Pengujian Mekanik, terdapat perbedaan dalam pemberian jenis beban

kepada material. Uji tarik, uji tekan, dan uji punter adalah pengujian yang

menggunakan beban static. Sedangkan uji impak(fatigue) menggunakan jenis

beban dinamik. Pada uji impak, digunakan pembebanan yang cepat (rapid loading).

Perbedaan dari pembebanan jenis ini dapat dilihat pada strain ratenya seperti pada

table 6.1 dibawah 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 104 s-1 Pengujian impak dengan tekanan tinggi

5 104 s/d 108 s-1 Pengujian impak dengan kecepatan super

tinggi(balistik)

Pada pembebanan cepat atau disebut dengan beban impak, terjadi proses

penyerapan energy yang besar dari energy kinetic suatu beban yang menumbuk ke

specimen. Proses penyerapan energy ini, akan diubah dalam berbagai respon

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

.

I.2. Tujuan Praktikum

1. Mengetahui pengaruh beban impak terhadap sifat mekanik material

2. Mengetahui standard an prosedur pengujian impak

3. Mengetahui factor yang mempengaruhi kegagalan material dengan beban

impak

BAB II

TEORI DASAR

Pengujian impak yang dilakukan pada praktikum ini adalah sesuai dengan standar

ASTM E 23 unutk metode Charpy dan Izzod. Metode Charpy banyak digunakan di Amerika

sedangkan Izzod digunakan di Eropa.

Gambar 1. Metode Charpy(kiri) dan Metode Izzod(kanann)

Spesimen pada dua metode tersebut mempunyai standard dimensi untuk diuji. Standar

tersebut disesuaikan dengan ASTM E 23. Berikut standar untuk specimen pada metode Izzod

dan Charphy.

Gambar 2. Spesimen Metode Charpy

Gambar 3. Spesimen Metode Izzod

Prinsip pengujian impak ini adalah menghitung energy yang diberikan oleh

beban(pendulum) dan menghitung energy yang diserap oleh specimen. Pada saat beban

dinaikkan pada ketinggian tertentu, beban memiliki energy potensial maksimum, kemudian

saat akan menumbuk specimen energy kinetic mencapai maksimum. Energy kinetic

maksimum tersebut akan diserap sebagian oleh specimen hingga specimen tersebut patah.

Nilai Harga Impak pada suatu specimen adalah energy yang diserap tiap satuan luas

penampang lintang specimen uji. Persamaannya sebagai berikut:

= = (ℎ -ℎ )Keterangan: m = massa bandul pemukul

g = percepatan grafitasi

h1= tinggi pusat bandul sebelum pemukulan

h2= tinggi pusat bandul setelah pemukulan

Bentuk patahan specimen akan menimbulkan dua jenis patahan, yaitu patahan ulet

dan patahan getas. Factor-faktor yang mempengaruhi bentuk dua patah tersebut dipengaruhi

oleh beberapa hal. Yaitu:

1. Temperatur

Pada temperature yang sangat rendah, specimen dapat bersifat getas. Hal tersebut

disebabkan butiran-butiran atom specimen berotasi lebih cepat dan bervibrasi

sehingga lebih leluasa untuk melakukan slip system.

2. Jenis material

Jenis material yang atom-atomnya membentuk struktur FCC cenderung lebih ulet

dibandingkan yang membentuk struktur BCC. Hal tersebut terjadi karena atom-atom

pada struktur FCC lebih banyak melakukan slip system sehingga banyak menyerap

energy ketika dilakukan uji impak.

3. Arah butiran specimen

Arah butiran specimen yang tegak lurus dengan arah pembebanan menyebabkan

harga impak suatu specimen lebih tinggi daripada arah spesimen yang sejajar dengan

arah pembebanan. Hal tersebut terjadi karena pembebanan memerlukan energy lebih

untuk memecah butiran-butiran specimen tersebut.

4. Kecepatan pembebanan

Pembebanan yang terlalu cepat menyebabkan specimen mempunyai lebih sedikit

waktu yang diperlukan untuk menyerap energy sehingga hal tersebut mempunyai

pengaruh harga impak yang berbeda pada kecepatan yang berbeda.

5. Tegangan triaxial

Tegangan triaxial adalah tegangan tiga arah yang hanya terjadi di takikan(notch).

Tegangan pada specimen akan berpusat pada takikan tersebut sehingga bentuk

takikan akan mempengaruhi nilai harga impak yang didpat.

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

permukaanya kasar, gelap, dan terlihat sempat terjadi deformasi palstis. Hal tersebut terjadi

disebabkan oleh kekuatan butir yang lebih kuat dari kekuatan batas butir sehingga jalur

patahan terletak pada batas butir.

Patah getas disebabkan oleh tegangan normal dengan cirri-ciri antara lain: tidak

berserat, permukaannya halus, mengkilap, dan tidak terlihat adanya deformasi plastis. Hal

tersebut disebakan oleh kekuatan batas butir yang lebih kuat dari kekuatan butir sehingga

jalur patahan membelah butir-butir pada specimen tersebut.

BAB III

DATA PERCOBAAN

A. DATA PERCOBAAN

Jenis mesin : Wolpret

Standar Pengujian : ASTM E 23

Nilai HI didapat dengan persamaan sebagai berikut:= = ℎSehingga didapat data seperti table dibawah ini:

BahanP l t h T Luas Energi H Permukaan

Patahanmm mm mm mm oC mm2 Joule Joule/mm2

Baja C 59.8 8.95 9 7.7 -50 69.3 5 0.072 getasBaja B 60.25 9.65 9.6 7.85 -20 75.36 20 0.265 getasBaja A 58.35 9.8 9.8 7.9 27 77.42 125 1.615 ulet-getasBaja E 60.1 8.95 9.2 7.6 60 69.92 234 3.347 uletBaja D 60.5 8.9 9.45 7.5 100 70.875 168 2.370 uletAluminium 4 60.85 9.4 9.3 7.55 -50 70.215 52 0.741 uletAluminium 5 59.3 9.3 9.35 8 -20 74.8 61 0.816 uletAluminium 1 61.25 9.7 9.55 7.9 27 75.445 16 0.212 uletAluminium 2 59.65 9.7 9.6 7.85 60 75.36 82 1.088 uletAluminium 3 61.4 9.8 9.65 7.6 100 73.34 68 0.927 ulet

BAB IV

ANALISA DATA

Dari data percobaan tersebut, kita mendapatkan masing-masing harga impak dari

specimen. Berikut kurva Harga Impak dengan temperature dan perbandingan kurva baja

dengan alumunium.

Dari kurva tersebut didapatkan bahwa aluminium cenderung lurus dibanding baja. Hal

tersebut disebabkan struktur material aluminium adalah FCC sehingga tidak mempunyai

temperature transisi. Pada struktur FCC, atom-atom mempunyai rongga yang lebih banyak,

hal tersebut akan dimanfaatkan oleh atom untuk bergeser dan membentuk deformasi plastis

ketika diberi beban impak. Sehingga semua patahan aluminium membentuk patah ulet di

semua perlakuan temperatur.

Pada baja, kurva membentuk tanjakan yang cukup tajam. Tanjakan yang cukup tajam

tersebut disebut daerah temperature transisi. Daerah temperature transisi menunjukan daerah

dimana sifat baja akan berubah ketika diperlakukan temperature tertentu. Pada temperature

yang sangat rendah, baja cenderung getas, hal tersebut diakibatkan atom-atom pada baja tidak

mengalami vibrasi dan membentuk struktur BCC sehingga atom-atom kesulitan bergeser

ketika diberi beban impak. Hal tersebut menyebakan bentuk patahan baja berupa patahan

getas karena jalur patahan menembus jalur butir. Pada daerah temperature tinggi, baja

cenderung bersifat ulet. Hal tersebut dapat dilihat banyaknya energy yang diserap dan bentuk

patahan yang sangat kasar dan berserabut. Baja tersebut menjadi ulet meskipun struktur

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

-100 -50 0 50 100 150

baja

alumunium

atomnya adalah BCC. Hal tersebut terjadi karena atom-atom baja mengalami vibrasi sangaat

tinggi ketika dipanaskan sehingga baja sempat mengalami deformasi plastis ketika diberi

beban impak.

Pada kurva yang dilakukan ketika praktikum agak berbeda dengan kurva pada teori.

Harga impak pada prkatikum sedikit lebih rendah dibandingkan dengan teori. Selain itu,

kurva aluminium berada diatas kurva baja pada teori, sedangkan pada praktikum tepat

ditengah kurva kurva baja. Perbedaan kurva praktikum dan kurva teori disebakan oleh

beberapa factor. Diantaranya adalah alat penguji yang belum dikalibrasi sebelum dilakukan,

specimen yang mempunyai toleransi dimensi yang sangat besar dibandingkan ASTM E 23,

dan kesalahan pembacaan pengukuran oleh praktikan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Aluminium tidak mempunyai temperature transisi seperti pada baja2. Aluminum selalu bersifat getas pada semua perlakuan temperature ketika diberi beban

impak3. Baja mempunyai temperature transisi4. Baja akan menjadi getas jika diberi perlakuan impak pada suhu yang sangat rendah

dan akan menjadi ulet ketika diberi perlakuan impak pada suhu tinggi akan bersifatulet

5. Temperature transisi baja bekisar antara -20 oC sampai 60 oC.6. Patahan ulet ditunjukkan dengan permukaan patahan yang kasar, gelap dan

berserabut. Sedangkan patahan getas ditunjukkan dengan permukaan patahan yangmengkilap, halus, dan tidak berserabut.

7. Pada patahan ulet, jalur patahan terletak pada batas butir. Sedangkan patahan getas,jalur patahan menembus batas butir.

8. Pada patahan ulet, specimen sempat mengalami deformasi plastis. Sedangakan padapatahan getas specimen tidak sempat mengalami deformasi plastis.

Saran

Saat praktikum hendaknya specimen diberi penamaan pada tempat yang tepat agar

dapat diamati lagi setelah pengujian. Selain itu, dimensi specimen hendaknya dibuat

mendekati standar ASTM E 23 dan alat penguji juga sudah dikalibrasi sehingga nilai harga

impak bisa mendekati sesuai teori.

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

1. Callister, William D. Materials Science and Engineering An Introduction, Sixth

Edition. New York: John Wiley & Sons. 2003. Halaman 471-488.

2. Dieter, George E. Mechanical Metallurgy. McGraw Hill Book Co. 1988.

Halaman 207-210.

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM

1. Kurva temperature dan energy yang diserap:

2. Pada material aluminium, tidak mempunyai temperature transisi. Pada baja,

temperature transisi berkisar pada -20oC samapaai 60oC. temperature trnasisi sangat

berguna untuk menentukan material yang tepat untuk mendesain sesuatu karena

material akan mempunyai sifat yang berbeda jika diberi perlakuan temperature yang

berbeda sehingga kita bisa menggunakan material yang tepat pada perlakuan

temperature desain yang tepat.

3. Pada temperature yang sangat rendah, baja cenderung getas, hal tersebut

diakibatkan atom-atom pada baja tidak mengalami vibrasi dan membentuk struktur

BCC sehingga atom-atom kesulitan bergeser ketika diberi beban impak. Hal tersebut

menyebakan bentuk patahan baja berupa patahan getas karena jalur patahan

menembus jalur butir. Pada daerah temperature tinggi, baja cenderung bersifat ulet.

Hal tersebut dapat dilihat banyaknya energy yang diserap dan bentuk patahan yang

sangat kasar dan berserabut. Baja tersebut menjadi ulet meskipun struktur atomnya

adalah BCC. Hal tersebut terjadi karena atom-atom baja mengalami vibrasi sangaat

tinggi ketika dipanaskan sehingga baja sempat mengalami deformasi plastis ketika

diberi beban impak.

Pada struktur FCC, atom-atom mempunyai rongga yang lebih banyak, hal

tersebut akan dimanfaatkan oleh atom untuk bergeser dan membentuk deformasi

0

50

100

150

200

250

-100 -50 0 50 100 150

T-E baja

T-E alimnium

plastis ketika diberi beban impak. Sehingga semua patahan aluminium membentuk

patah ulet di semua perlakuan temperatur.

TUGAS TAMBAHAN

Dimensi specimen Izzod

Slip adalah proses yang deformasi plastik diproduksi oleh dislokasi gerakan. Dengan

kekuatan eksternal, bagian dari kisi kristal meluncur satu sama lain, menghasilkan

geometri berubah material.Tergantung pada jenis kisi, sistem slip berbeda yang hadir

dalam materi. Lebih khusus lagi, slip terjadi antara plane berisi terkecil vektor

Burgers . pada struktur FCC, slip system terjadi sepanjang paket plane. Sedangakan pada

BCC terjadi sepanjang bidang terpendek Vektor Burgers.

Gambar slip system BCC(kiri) dan gamabar slip system FCC(kanan)

plastis ketika diberi beban impak. Sehingga semua patahan aluminium membentuk

patah ulet di semua perlakuan temperatur.

TUGAS TAMBAHAN

Dimensi specimen Izzod

Slip adalah proses yang deformasi plastik diproduksi oleh dislokasi gerakan. Dengan

kekuatan eksternal, bagian dari kisi kristal meluncur satu sama lain, menghasilkan

geometri berubah material.Tergantung pada jenis kisi, sistem slip berbeda yang hadir

dalam materi. Lebih khusus lagi, slip terjadi antara plane berisi terkecil vektor

Burgers . pada struktur FCC, slip system terjadi sepanjang paket plane. Sedangakan pada

BCC terjadi sepanjang bidang terpendek Vektor Burgers.

Gambar slip system BCC(kiri) dan gamabar slip system FCC(kanan)

plastis ketika diberi beban impak. Sehingga semua patahan aluminium membentuk

patah ulet di semua perlakuan temperatur.

TUGAS TAMBAHAN

Dimensi specimen Izzod

Slip adalah proses yang deformasi plastik diproduksi oleh dislokasi gerakan. Dengan

kekuatan eksternal, bagian dari kisi kristal meluncur satu sama lain, menghasilkan

geometri berubah material.Tergantung pada jenis kisi, sistem slip berbeda yang hadir

dalam materi. Lebih khusus lagi, slip terjadi antara plane berisi terkecil vektor

Burgers . pada struktur FCC, slip system terjadi sepanjang paket plane. Sedangakan pada

BCC terjadi sepanjang bidang terpendek Vektor Burgers.

Gambar slip system BCC(kiri) dan gamabar slip system FCC(kanan)