MECHANICAL PROPERTIES

PENGUJIAN MEKANIK Hairul Arsyad

Pengujian Tarik-Tekan

Pengujian Kekerasan

Pengujian Puntir

Pengujian Impak

Uji Keausan

Uji Bending

Uji Fatik

UJI TARIK (TENSILE TEST)

GAMBAR MESIN UJI TARIK

Pengujian tarik adalah pengujian yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dari bahan. Kekuatan tarik dari bahan merupakan kekuatan yang dijadikan ukuran kemampuan bahan dalam aplikasi. Berdasarkan nilai kekuatan tarik bahan para perancang elemen-elemen mesin mendisain kebutuhan materialnya. Bentuk spesimen UJI TARIK harus standar menurut ASTM, AISI, SII ataupun JIS

TENSILE TESTERAlat UJI TARIK

Test :

graph

Methode : Workmaterial : . Standard Spec. Load :

Grafik Tegangan ReganganstartPHYSICAL METALLURGY LABORATORY

Name :

Signature .

Load Rate :

Beban :

Persamaan Tegangan & Regangan = P/A = L0 / (L0 L1)

Dimensi Spesimen

Kecepatan penarikan :

W t

R

d

P

Lo

KEKUTAN TARIK BAHAN TIDAK SELALU SAMA UNTUK SETIAP ARAH

Tegangan, S

Su

SBSy

e

Regangan

Apabila bahan mengalami tarikan hingga daerah plastisnya, kemudian gaya tarik dihilangkan maka bahan akan mengalami pertambahan regangan permanen.

Kurva Teg-Reg Sebenarnya (True StressStrain Curve)

KETANGGUHAN BAHAN (TOUGHNESS)

Utk Material Rapuh

Utk Material Ulet

Tegangan,

u

By

Regangan,

HARDNESS(Kekerasan)Kekerasan merupakan sifat suatu bahan untuk bertahan terhadap goresan atau indentasi bahan lain yang lebih kerasKekerasan mengindikasikan ketahanan aus dari suatu bahan (contoh : Hook, bearing, dll)

Kekerasan Bahan adalah kemampuan atau ketahanan dari bahan terhadap deformasi plastis (perubahan bentuk tetap) akibat pembebanan pada permukaannya

Metode Pengujian : Metode Goresan Metode Dinamik

Metode Penekanan Brinell Rockwell

Metode Penekanan Vickers

Shores ScleroscopeSemakin tinggi lentingan semakin keras material

Speciment A

Speciment B

Cara Pengujian Kekerasan 1. Spesimen ditekan dengan gaya F Brinell/Rockwell :Fyang kecil pada bola baja 2. Spesimen ditekan dengan gaya F yang lebih besar pada bola baja 3. Spesimen dibiarkan mengalami penekanan selama 4 detik (HRB) atau 15 detik (HB) 4. Gaya dihilangkan, Bola baja mengalami pelentingan kecil 5. Bola baja diangkat dan nampak bekas penekanan (HRB ditentukan jarum pengukur) 6. HB dihitung dengan mengukur luas bekas penekananspeciment

00:00:04 00:00:03 00:00:02 00:00:01 00:00:00

D : diameter bola baja [mm] d : diameter indentasi [mm] t : kedalaman indentasi [mm]

HB = F/ DtX = 0.5D t

x d t

X = ((0.5D)2 (0.5d)2 )X = 0.5 (D2 d2 )

t = 0.5D- 0.5(D2 d2 )HB = 2F/ D(D-(D2-d2))speciment

Brinell indentation process. (a) Schematic of the principle of the Brinell indentation process. (b) Brinell indentation with measuring scale in millimeters

INDENTOR : Kerucut intan dan bola baja BEBAN : 60, 100, 150 kg SKALA : A, B, C, D, E sampai V, Skala A ditujukan pada logam-logam, yang sangat keras dengan penetrasi kerucut intan beban 60 kg. Skala B ditujukan untuk logam-logam yang lebih lunak menggunakan bola baja 1/16 inci beban 100 kg. Skala C ditujukan untuk pengukuran kekerasan baja yang telah dikeraskan dengan kerucut intan beban 150 kg dan seterusnya.

Teknik Pengujian :

VickersMicrohardnessTop viewd1 d1

ASTM E 10-66Side view136

HV=1.854

P/d12

Indenter :Diamond Pyramid

Teknik Pengujian :

Side view120

RockwellASTM E 10-66Top view

Load :

Indenter :

Diamond Cone (1/16, 1/8, 1/4, 1/2 inchi 60 kg, 100 kg, 150 kg diameter)

GAMBAR INDENTOR JENIS KERUCUT INTAN

MESIN UJI KEKERASAN ROCKWELL BUATAN INSTRON

PENGUJIAN KEKERASAN DARI SEBUAH POROS DENGAN MENGGUNAKAN DUDUKAN (ANVIL SUPPORT)

Teknik Pengujian :

KnoopMicrohardnessTop viewb

ASTM E 10-66Side viewt

l

HK = 14.2 P/l2

Indenter :Diamond Pyramid

Untuk baja karbon dengan kekerasan < HB 175 u = 0,356 x HB kg/mm2 Untuk baja karbon dengan kekerasan > HB 175 u = 0,346 x HB kg/mm2 Untuk baja crom nikkel pada karbon yang berbeda Cr 1,5% Ni 0,5 % u = (0,48 x HB 15,5) kg/mm2 Untuk Nr 3,5%, 1% Cr; Karbon yang berbeda-beda u = (0,5 x HB 23,3) kg/mm2 Untuk baja vanadium dengan karbon yang berbeda-beda u = (0,5 x HB 20,5) kg/mm2

IMPACT TESTPENGUJIAN KETANGGUHAN

TOUGHNESS :Kemampuan material menyerap energi tanpa patah/retak. Uji Impak adalah pengujian untuk mengetahui ketahanan bahan terhadap beban tiba-tibaKETANGGUHAN BAHAN DIPENGARUHI OLEH:

1. Kecepatan gaya atau beban2. Sensivitas Takik (V dan U) 3. Temperatur

Specimen types and test configurations for pendulum impact toughness tests. (a) Charpy method. (b) Izod method

Charpy MethodeF

Izod MethodeF

Standard Impact TestASTM E 23

t

T

Impact Energy (m x g x H)/ADimensi Spesimen P = 10 mm T = 10 mm L = 55 mm t = 2 mm

P

l

t T

P

l

General configuration of anvils and specimen in Charpy test

Dimensional details of Charpy test specimens most commonly used for evaluation of notch toughness. (a) V-notch specimen (ASTM E 23 and ISO 148). (b) Keyhole specimen (ASTM E 23). (c) Unotch specimen (ASTM E 23 and ISO 83)

BEBAN

KETERANGAN ALATLENGAN AYUN

LPENUNJUK SIMPANGAN / ENERGY

H1

Beban m = 300 kg

Panjang lengan L = 100 cmBODY

H2SPESIMEN PENUMPU SPESIMEN

Sudut angkat = 160o Tinggi angkat H1=194 cm H2 = Tinggi ayun = Sudut ayun

BED

Uk

KALIBRASICARA KALIBRASI : Beban diayunkan tanpa spesimen Sudut angkat, =160o

Karena tidak terjadi tumbukan, lengan berayun pada sudut maksimum atau energi minimum Bila tidak mencapai maksimum maka selisih energi, Uk menjadi nilai kalibrasi alat

PERSAMAAN IMPACT ENERGYR sin ( -90) R + R sin ( -90) R + R sin ( 90)

I = (m x g x H)/ARP

Impact Energy :

R sin ( 90)

[J]

H1 = R + R sin ( -90) H2 = R + R sin ( 90) H = H1 H2 = R (sin ( -90) - sin ( 90) )T t

A = Luas penampang melintang spesimen A = P x (T t)

110o

Top View Top View

Untuk melihat sifat bahan terhadap beban tiba-tiba, dilakukan pengujian impak, dan gejala patah getas pada logam banyak dijumpai bila logam dibebani secara tibatiba berupa pukulan. Gejala ini dapat disebabkan oleh 3 hal yaitu : 1. Konsentrasi tegangan karena ada takikan 2. Kecepatan regangan yang tinggi 3. Temperatur rendah

TEMPERATUR TRANSISI ULET KE GETASIMPACT ENERGY steel

TEMPERATURE

FATIGUE TESTPENGUJIAN KELELAHAN

Pengertian FATIKIstilah bahasa :Fatigue = (kb) kelelahan, keletihan

Istilah Teknik :Fatigue = kelelahan bahan akibat mengalami beban siklik

Pengertian FATIKKelelahan bahan akibat mengalami beban siklik Beban dapat berupa : Gaya, Tegangan/tekanan, Temperatur, dsb. Selain faktor pembebanan siklik, Siklik : Beban yang terjadi secara berulang , fluktuatif faktor-faktor lain adalah : bolak-balik atau acakNotch dan berlangsung jutaan atau (takik, geometri) dan milyaran kali faktor metalurgis (inklusi, impuritis) Terjadi pada : elemen mesin otomotif, pesawat terbang, motor dan turbin, dll

+ 0 -

TeganganBolak Balik

Jenis Tegangan SiklikTegangan siklik dapat menurunkan kemampuan deformasi plastik suatu bahan sehingga terjadi patah fatik pada beban dibawah u atau bahkan dibawah y

TeganganBerulang

0 waktu

Tegangan Fluktuasi

0

Kekuatan FATIKKekuatan Fatik adalah batas kekuatan dimana bahan tidak mengalami gagal (patah, pecah, retak) karena beban siklik

Types of Fatigue

low cycle fatigue

- high loads short Nf (104-105 cycles)

high cycle fatigue

low loads long Nf (>105)

Occurs under dynamic stresses 90% of metal failures occur in fatigue! Occurs in all kinds of materials Usually breaks .; no, or very little, observable plastic deformation (some micro-deformation).

Alat Uji Kekuatan FATIKindikator motor spesimen

beban

R.R. Moore ReversedBending Fatigue Machine

Prinsip Pengujian :Spesimen mengalami : Bending Rotasi secara bersamaan

R.R. Moore ReversedBending Fatigue Machine

Prinsip Pengujian :+ 0

waktu

-

Bending yang terjadi pada spesimen yang sedang berotasi menimbulkan gaya tekan dan tarik silih berganti dengan besar yang sama

Bending Moment Diagram

Hasil Pengujian :KURVA S N Tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh material tanpa mengalami patah pada berapapun siklus disebut endurance limitStress amplitude, S [Mpa]500 400 300 200 100

1045 steel Endurance limit

2014-T6 Aluminium alloy

104

105

106

107

108

109

1010

Number of Cycles [N]