laporan praktikum uji tarik

20
Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul A Uji Tarik 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 : 13 April 2010 Nama Asisten (NIM) : (137060) Tanggal Pengesahan : 15 April 2010 Laboratorium Metalurgi Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2010

Upload: suselosuluhito

Post on 19-Jun-2015

7.595 views

Category:

Documents


283 download

TRANSCRIPT

Page 1: Laporan Praktikum Uji Tarik

Laporan Praktikum

Laboratorium Teknik Material 1

Modul A Uji Tarik

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 : 13 April 2010

Nama Asisten (NIM) : (137060)

Tanggal Pengesahan : 15 April 2010

Laboratorium Metalurgi

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung

2010

Page 2: Laporan Praktikum Uji Tarik

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Uji tarik merupakan salah satu pengujian mekanik yang paling luas digunakan

di industry dan di dunia pendidikan karena kemudahan dalam menganalisa data

yang didapatkan dan memperoleh informasi mengenai sifat mekanik suatu

material. Pada proses pengujian tarik ini, pembebanan berupa beban uniaxial

dengan kecepatan pembebanan yang statis. Pengujian tarik hamper dapat dilakukan

hamper semua material dari logam, keramik maupun polymer.

I.2. Tujuan Praktikum

1. Mengetahui standard an prosedur pengujian tarik dengan baik benar

2. Mengetahui besaran-besaran sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian

tarik

3. Mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi dari pengujian tarik

4. Mampu mengolah data dari hasil pengujian

Page 3: Laporan Praktikum Uji Tarik

BAB II

TEORI DASAR

Uji tarik yang akan dilakukan pada praktikum ini sesuai dengan standar American

Society for Testing Materials (ASTM). Untuk uji tarik dengan spesimen logam, sesuai

dengan ASTM E mengenai panjang gage length yang 4 kali diameter spesimen. Spesimen uji

tarik berbentuk silinder dengan ukuran adalah sebagai berikut:

Hasil pengujian tarik adalah kurva antara ΔF dan Δl. Kemudian akan diubah menjadi kurva

engineering stress-strain, seperti gambar di bawah ini :

Untuk mendapatkan kurva engineering stress-strain dari kurva antara ΔF dan Δl adaah

dengan persamaan:

Page 4: Laporan Praktikum Uji Tarik

= o …………………………………………….. (Persamaan 1)

= ∆ = …………………………………………….. (Persamaan 2)

σ = Engineering Stress (N/mm2)

F = Beban yang diberikan (N)

Ao = Luas penampang (mm2)

e = Strain (tidak bersatuan, dinyatakan dalam persentase)

Δl = Perubahan panjang (mm)

l = Panjang setelah pembebanan (mm)

lo = Panjang awal (mm)

setelah didapatkan kurva Engineering Stress-Strain, kurva tersebut diubah menjadi kurva

True Stress-Strain, dengan cara sebagai berikut:

Sesaat sebelum necking := ( + 1) = ( + 1) ………………………………………….. (Persamaan 3)

Page 5: Laporan Praktikum Uji Tarik

= ( + 1) ………………………………………….. (Persamaan 4)

Setelah terjadi necking :

t = ………………………………………….. (Persamaan 5)

t = o………………………………………….. (Persamaan 6)

Untuk mendapatkan nilai K dan n dari persamaan Flow Stress maka kurva dari True Stress-

Strain harus dilogaritmakan. Persamaan Flow Stress adalah:= ………………………………………….. (Persamaan 7)

BAB III

n LOG e

Log

σ

Page 6: Laporan Praktikum Uji Tarik

BAB III

DATA PERCOBAAN

A. DATA PERCOBAAN

Jenis mesin tarik : Tarno Brocki

Beban skala penuh : 20000 N

Panjang uji awal : 25 mm

Diameter awal : 6,32 mm

Kecepatan tarik : 8 mm/s

Diameter patahan : 3,8 mm

Panjang uji setelah patah : 31,45 mm

Kekerasan sebelum uji : 38,5 HRa

Kekerasan setelah uji : 46,5 HRa

Beban maksimal mesin : 15600 N

Gaya pada titik yield atas : 10905.77 N

Gaya pada titik yield bawah : 10580.25774 N

Gaya pada titik ultimate strenght : 15301.86521 N

Gaya pada titik patah : 13447.78004 N

PENGOLAHAN DATA

02000400060008000

1000012000140001600018000

0 2 4 6 8

load versus delta L

load versus delta L

Page 7: Laporan Praktikum Uji Tarik

Sifat-sifat material yang dapat diperoleh dari pengujian tarik :

Kekuatan tarik (tensile strength)

Berdasarkan perhitungan, didapat kekuatan tarik:

Ao

PmaksSu

= ..= 448,0977 N/mm2

Kekuatan luluh

Kekuatan luluh (yield strength) sebesar:

σy =Ao

Py

= ..= 337.488 N/mm2

Breaking stress

f = Pf / Ao

= ..= 428.956 MPa

Perpanjangan (elongation)

100

Lo

LoLL

%

%10025

2545,31x

= 25.8 %

Page 8: Laporan Praktikum Uji Tarik

Reduksi Luas Penampang

100

Ao

AfAoQ

%

%10045.31

62.2345.31x

= 24.8 %

Modulus Resilience

SoEoUr 21

0.061909337.48821

Mpa10.446

Ketangguhan (Toughness)

EfSuUt .3

2

=3

2(448,0977)(0,258)

= 77,072 MPa

0

100

200

300

400

500

600

0 0.1 0.2 0.3

sigma versus elongation

sigma versuselongation

Page 9: Laporan Praktikum Uji Tarik

Modulus Elastisitas

Besar modulus elastisitas adalah gradien kurva elastisitas, dengan persamaan:

y = 7569.8 x + 11.998

E = 7569.8 MPa

Persamaan Flow Stress

y = 7569.8x - 11.998

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 0.02 0.04 0.06

kurva linear

kurva linear

Linear (kurva linear)

Linear (kurva linear)

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0.05 0.1 0.15 0.2

kurva true stress strain

kurva true stress strain

Page 10: Laporan Praktikum Uji Tarik

Diketahui persamaan tegangan alir:

TnKe

enKt lnlnln

Dengan cara regresi linear didapat persamaan garis:

y = 0.4223x+3.0883

Dengan ini didapatkan :

n =0.4223

log K = 3.0883

K = 1225.46

Berikut tabel dari uji tarik

y = 0.4223x + 3.0883

2.582.6

2.622.642.662.68

2.72.722.742.762.78

-1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0

kurva flow stress (log)

kurva flow stress (log)

Linear (kurva flow stress (log))

Page 11: Laporan Praktikum Uji Tarik

Time(sec)

Channel1 delta L Load ∆L e σ Li Ai σt et log σt log et

10.05 0.193115 0 0 0 0 0 25 31.35 0 012.03 0.423096 1.639087 1121.511 0.186587 0.007463 35.77388 26.63909 29.42105 36.04088 0.007436

14 1.307373 1.9075 3465.489 0.455 0.0182 110.5419 26.9075 29.12757 112.5538 0.01803616.03 2.299316 2.184087 6094.86 0.731587 0.029263 194.4134 27.18409 28.83121 200.1026 0.02884318.01 4.084473 2.453863 10826.82 1.001363 0.040055 345.3532 27.45386 28.5479 359.1861 0.03927320.04 4.114258 2.73045 10905.77 1.27795 0.051118 347.8716 27.73045 28.26315 365.6541 0.04985422.02 3.991455 3.000225 10580.26 1.547725 0.061909 337.4883 28.00022 27.99085 358.3818 0.060068

24 4.546387 3.27 12051.23 1.8175 0.0727 384.4093 28.27 27.72374 412.3558 0.070179 2.615272 -1.1537926.03 4.384033 3.546587 11620.88 2.094087 0.083763 370.6818 28.54659 27.45512 401.7314 0.08044 2.603936 -1.0945328.01 4.72168 3.816363 12515.88 2.363863 0.094555 399.2307 28.81636 27.19809 436.9798 0.090347 2.640461 -1.0440830.04 4.915527 4.09295 13029.72 2.64045 0.105618 415.6211 29.09295 26.93952 459.5182 0.100404 2.662303 -0.9982532.02 5.080566 4.362725 13467.19 2.910225 0.116409 429.5756 29.36272 26.692 479.582 0.110117 2.680863 -0.95814

34 5.700928 4.6325 15111.6 3.18 0.1272 482.0288 29.6325 26.449 543.3429 0.119737 2.735074 -0.9217736.03 5.570801 4.909087 14766.67 3.456587 0.138263 471.0262 29.90909 26.20441 536.152 0.129504 2.729288 -0.88772

38 5.254639 5.1775 13928.61 3.725 0.149 444.2939 30.1775 25.97134 510.4936 0.138892 2.70799 -0.8573240.04 5.471191 5.45545 14502.63 4.00295 0.160118 462.604 30.45545 25.73431 536.6752 0.148522 2.729712 -0.8282142.01 5.624023 5.723863 14907.75 4.271363 0.170855 475.5263 30.72386 25.50949 556.7722 0.157734 2.745678 -0.8020844.05 5.772705 6.001812 15301.87 4.549312 0.181972 488.0978 31.00181 25.28078 576.9181 0.167185 2.761114 -0.776846.02 5.663086 6.270225 15011.29 4.817725 0.192709 478.8292 31.27022 25.06378 598.9238 0.223791

48 5.433838 6.54 14403.62 5.0875 0.2035 459.4456 31.54 24.8494 579.6366 0.23238150.03 5.51123 6.816587 14608.77 5.364087 0.214563 465.9894 31.81659 24.63338 593.0477 0.24111252.01 5.763184 7.086363 15276.63 5.633863 0.225355 487.2927 32.08636 24.42627 625.418 0.24955554.04 5.620605 7.36295 14898.69 5.91045 0.236418 475.2373 32.36295 24.21751 615.2033 0.25813856.02 5.416748 7.632725 14358.32 6.180225 0.247209 458.0006 32.63272 24.0173 597.8324 0.26644

58 5.073242 7.9025 13447.78 6.45 0.258 428.9563 32.9025 23.82038 564.5494 0.274673

Page 12: Laporan Praktikum Uji Tarik

BAB IV

ANALISA DATA

Dari pengujian tarik diperoleh data-data sebagai berikut :

u = 448,0977 N/mm2

y = 337.488 N/mm2

K = 1225.46

N = 0.4223

% El = 25.8 %

E = 7569.8 MPa

Dari literatur diperoleh jenis data yang sama dari pengujian sebagai berikut :

u = 340-1900 MPa

y = 280-1600 MPa

K = 530-1000

N = 0.26-0.5

% El = 36.85 %

E = 207 GPa

Dari percobaan didapat nilai Modulus Young sebesar 7569.8 MPa. Nilai ini melenceng jauh

dari nilai Modulus Young baja yaitu 207 Gpa (Dieter, hal. 282). Hal ini terjadi karena kuva yang

digunakan dalam perhitungan adalah kurva pendekatan sehingga hasilnya tentu saja tidak tepat.

Nilai yang didapat dari percobaan bisa salah karena pada saat percobaan letak patahan di

luar batasan specimen yang diberi tanda oleh praktikan. Perubahan panjang yang terukur berasal

dari perubahan panjang spesimen dan grip dari mesin Tarno Grocki yang digunakan. Akibatnya

elongasi yang terukur tidak terlalu akurat dari yang seharusnya sehingga nilai elongasi yang didapat.

Page 13: Laporan Praktikum Uji Tarik

Nilai Modulus Young harusnya sama untuk semua jenis logam berdasarkan besi(ferrous

alloy) karena pada daerah elastis pergerakan struktur Kristal hanya terjadi pada ikatan antar atom

besi. Nilai Modulus of Elastisitas hanya ditentukan oleh kekuatan ikatan antar atom (Dieter, hal.

280).

Nilai Modulus of Resilience ditentukan dengan menghitung luas daerah di bawah kurva

daerah elastis. Modulus of Resilience menyatakan energi yang bisa diserap material pada daerah

elastis. Nilai ini semakin besar pada material yang memiliki yield strength besar dan Modulus

Elastisitas kecil (Dieter hal. 282). Toughness dapat ditentukan dengan menghitung luas kurva stress-

strain. Nilai Toughness besar untuk material ulet.

Nilai Tensile strength material dari hasil percobaan adalah 448,0977 N/mm2. Menurut

literatur range Tensile Strength material adalah 340-1900 Mpa. Nilai yang didapat bisa saja tepat

karena jenis ST 37 yang diberikan kurang spesifik. Nilai yield strength yang didapat berbeda pada

literature. Hal ini disebabkan kurang spesifiknya jenis specimen yang dipakai. Setelah yield point,

material mengalami strain hardening.

Nilai konstanta kekuatan material pada spesimen adalah sebesar 1225.46Mpa. Nilai ini

melebihi nilai yang ada pada literatur. Hal ini terjadi karena kuva yang digunakan dalam perhitungan

adalah kurva pendekatan sehingga hasilnya tentu saja tidak tepat. Koefisien pengerasan material

sebesar 0.4223sudah cukup tepat karena menurut literatur range koefisien pengerasan logam ada

pada range 0.1 sampai 0.5 (Dieter hal. 287).

Page 14: Laporan Praktikum Uji Tarik

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Sifat material yang didapatkan dari uji tarik antara lain: kekuatan, ketangguhan, keuletan,kekuatan luluh dan modulus elastisitas.

2. Pada saat pengujian, spesimen melewati 3 tahap sebelum patah yaitu tahap deformasielastis, tahap deformasi plastis, dan tahap necking.

3. Nilai tegangan terus meningkat setelah batas ultimate point pada kurva regangan-teganganyang sebenarnya karena dalam melakukan perhitungan terhadap kurva dimasukkanunsur perubahan diameter.

4. Bagian naik turun pada grafik tegangan regangan disebut fenomena luders banddisebabkan karena specimen uji adalah baja karbon rendah (menurut literature)

5. Adanya peningkatan kekerasan specimen karena adanya strain hardening.

6. Pada pengujian tarik, spesimen mengalami strain hardening akibat penumpukan dislokasi –disokasi yang terhambat pergerakannya.

.7. Hasil patahan spesimen yang berbentuk cup and cone menunjukkanbahwa sesimen mengalami patah ulet dan bersifat elastis.

8. Perbedaan teori dan pengujian diakibatkan karena fektor lingkungan, spesiemen, mesin ujitarik, dan human eror.

Saran

Saat praktikum hendaknya diberi penjelasan mengenai keterkaitan uji tarik dengan kehidupan

sehari-hari.

Page 15: Laporan Praktikum Uji Tarik

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

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

Edition. New York: John Wiley & Sons. 2003. Halaman 117-132.

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

Halaman 275-288.

Page 16: Laporan Praktikum Uji Tarik

BAB VII

LAMPIRAN

Date & Time: 13-4-2010Test ID : Kel.9 Uji Tarik MSName :Comment :Sampling(Hz) : 0.5Max. Points : 800

Time (sec) Channel 1Channel2 e beban

0 0.108154 0 0 286.68752.03 0.072754 0 0.276587 192.85074.01 0.056396 0 0.546363 149.49176.04 0.170166 0 0.82295 451.06378.02 0.244385 0 1.092725 647.7973

10.05 0.193115 0 1.369312 511.895812.03 0.423096 0 1.639087 1121.511

14 1.307373 0 1.9075 3465.48916.03 2.299316 0 2.184087 6094.8618.01 4.084473 0 2.453863 10826.8220.04 4.114258 0 2.73045 10905.7722.02 3.991455 0 3.000225 10580.26

24 4.546387 0 3.27 12051.2326.03 4.384033 0 3.546587 11620.8828.01 4.72168 0 3.816363 12515.8830.04 4.915527 0 4.09295 13029.7232.02 5.080566 0 4.362725 13467.19

34 5.700928 0 4.6325 15111.636.03 5.570801 0 4.909087 14766.67

38 5.254639 0 5.1775 13928.6140.04 5.471191 0 5.45545 14502.6342.01 5.624023 0 5.723863 14907.7544.05 5.772705 0 6.001812 15301.8746.02 5.663086 0 6.270225 15011.29

48 5.433838 0 6.54 14403.6250.03 5.51123 0 6.816587 14608.7752.01 5.763184 0 7.086363 15276.6354.04 5.620605 0 7.36295 14898.6956.02 5.416748 0 7.632725 14358.32

58 5.073242 0 7.9025 13447.7860.03 4.192627 0 8.179087 11113.5162.01 2.282227 0 8.448863 6049.5664.04 1.495605 0 8.72545 3964.44266.02 0.534424 0 8.995225 1416.61268.05 0.217773 0 9.271812 577.257970.03 0.099609 0 9.541587 264.0373

72 0.105469 0 9.81 279.5689

Page 17: Laporan Praktikum Uji Tarik

74.04 0.087646 0 10.08795 232.326976.01 0.138916 0 10.35636 368.228478.05 0.0979 0 10.63431 259.507280.02 0.131104 0 10.90272 347.5196

10580.25774

15301.86521

13447.78004

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 2 4 6 8 10 12

Load

(N)

Pertambahan Panjang (mm)

Kurva Uji tarik Kelompok.9.MS

Page 18: Laporan Praktikum Uji Tarik

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM

1. Kurva Tegangan Engineering Vs Regangan Engineering

Kurva Tegangan Sebenarnya Vs Regangan Sebenarnya

-

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

- 0.100 0.200 0.300 0.400

kurva tegangan engineering danregangan engineering

kurva tegangan danstrain engineering

-

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

0.000 0.100 0.200 0.300

kurva tegangan sebenarnya danregangan sebenarnya

kurva tegangan danstrain sebenarnya

Page 19: Laporan Praktikum Uji Tarik

Kurva Logaritma Tegangan Sebenarnya Vs Logaritma Regangan Sebenarnya

2. Tensile Strength : 475,526 MPa

Yield Strength : 400 MPa

Ductility : 3.518,465 MPa

Modulus Resilence : 1.759,23 MPa

Modulus Toughness : 155,575 MPa

3. Fenomena pada uji tarik

1. Necking

2. Strain Hardening

3. Reduction Area

4. Frakture

5. Luders Band

6. Deformasi Plastis

7. Deformasi Elastis

4. Luders Band adalah fenomena terjadinya upper yield dan lower yield yang timbul

berkali-kali pada daerah antara deformasi elastic dengan deformasi plastis.

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

-2.000 -1.500 -1.000 -0.500 0.000

kurva logaritma tegangan sebenarnyadan logaritma regangan sebenarnya

kurva logaritmategangan sebenarnyadan logaritmaregangan sebenarnya

Page 20: Laporan Praktikum Uji Tarik

5. Kita menentukan gage length untuk mengetahui perubahan panjang dan diameter

yang terjadi setelah uji tarik dilakukan pada specimen. Gage length dibuat dengan

syarat L/d =3-5 karena menyesuaikan dengan ASTM. Selain itu, kita menggunakan

syarat tersebut untuk proporsionalitas ukuran specimen dan lahan specimen pada

mesin uji tarik.