Contoh Laporan Material Teknik Uji Tarik

I.PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari pemakaian logam biasanya berdasarkan sifat yang dimiliki logam tersebut contoh pada pembuatan konstruksi untuk jembatan dibutuhkan logam yang kuat dan tangguh berbeda dengan pemakaian logam untuk pagar rumah yang tidak terlalu memperhatikan sifat mekaniknya. Contoh-contoh sifat mekanik adalah kekuatan tarik, kekerasan, keuletan dan ketangguhan. Pengujian sifat-sifat mekanik ini dapat dilakukan dengan pengujian mekanik. Salah satu pengujian yang digunakan untuk mengetahui sifat mekanis logam adalah uji tarik (tensile test). 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

Untuk mengetahui kekuatan material terhadap gaya tarik.

II.KAJIAN PUSTAKA

A.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.

B. Hukum Hooke (Hooke's Law)

Pada tahap awal, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut yang disebut daerah linier atau linear zone.

Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan”

“strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal bahan”

Dirumuskan,

• Stress (Tegangan Mekanis):  σ = F/A  , F = gaya tarikan, A = luas penampang
• Strain (Regangan):  ε = ΔL/L , ΔL = Pertambahan panjang, L = Panjang awal

Maka, hubungan antara stress dan strain dirumuskan:

E  =  σ/ε     

Untuk memudahkan pembahasahan, gambar tadi kita modifikasi dari hubungan antara gaya tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan mekanis dan regangan (stress vs strain), sehingga kita mendapatkan kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini sering disingkat dengan kurva SS (SS curve), seperti di bawah ini.

(anonim,2011).

C. Peristiwa yang dialami oleh benda uji adalah perubahan bentuk, dalam arah aliran memanjang yang berbanding lurus dengan pertambahan gaya. Deformasi pada tingkat ini disebut deformasi elastic. Jika dilepaskan ( P= 0 ton), maka panjang benda uji akan kembali ke ukuran semula seperti sebelum mengalami pembebanan yaitu Lo, dan berlaku hukum Hooke, yaitu :

E = σ/ε = konstanta, sedangkan

σ = P/Ao                     ε=σ/Lo = (Lo – Li)/Lo

dimana:

E          = Modulus Elastisitas

σ          = Tegangan Tarik

ε          = Regangan

Ao       = Luas penampang awal sebelum ada pembebanan

P          = Beban yang diberikan pada benda uji

Lo        = Panjang mula-mula

Li         = Panjang setelah pembebanan

Benda dianggap tidak berubah selama pengujian. Namun tidak demikian karena butiran logam tidak tersusun secara uniform, sehingga sifat mekanisnya tidak sama dari berbagai arah. Batang percobaan akan mengalami perubahan secara deformasi sehingga luas penampang semula (Ao) akan bertambah kecil dan akhirnya putus. Luas penampang semula ( Ao ) tetap, sedangkan dalam keadaan real(Ao) makin mengecil dengan bertambahnya beban P.

1. MODULUS ELASTISITAS

Modulus elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan. Makin besar modulus elastisitas,  kecil tegangan elastic yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.

2. KELENTINGAN

Kelentingan adalah kemampuan bahan untuk menyerap energy pada waktu berdeformasi elastic dan kembali ke bentuk awal apabila apabila bendanya dihilangkan

3. KETANGGUHAN

Ketangguhan suatu bahan adalah kemampuan menyerap energy pada daerah plastis. Terdapat beberapa cara pendekatan matematika untuk menentukan luas daerah dibawah kurva tegangan regangan :

Logam liat  è  Ut = ⌡U.εf

Logam Gelas è Ut= ²/₃.U.f  (anonim,2011).

D. 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.

.

                                                                                   

Gambar 1. Mesin uji tarik dilengkapi spesimen ukuran standar

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.

Gambar 2. Dimensi dan ukuran spesimen untuk uji tarik

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

Gambar  3.  Contoh kurva uji tarik

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. Dituliskan seperti dalam persamaan 2.2 berikut.

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 (anonim,2011).

E. Pengujian tarik adalah suatu pengukuran terhadap bahan untuk mengetahui keuletan suatu bahan terhadap tegangan tertentu serta pertambahan panjang yang dialami oleh bahan tersebut. Beban yang diperlukan untuk mengasilkan regangan, ditentukan dari difleksi suatu balok atau proving ring, yang diukur dengan menggunakan metode hidrolik, optik atau elektro mekanik.

Uji tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan ini bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang.

F. Prilaku plastis dan prilaku elastis

Pengalaman memperlihatkan bahwa semua bahan padat dapat diubah bentuk apabila mengalami pembebanan luar.

Untuk sebagian besar bahan selama beban tidak melampaui  natsa elastik.deformasi sepadan dengan beban. Hubungan ini dikenal dengan hokum hooke. Hokum hooke mensyaratkan bahwa hubungan beban deformasi itu linear.

Deformasi elastik dalam bahan cukup kecil dan memerlukan instrumen yang sangat peka untuk mengukurnya. . Untuk desain rekayasa hokum hooke tetap merupakan suatu hubungan yang benar-benar berlaku( quite valid).

G. Tegangan rata-rata

Besar tegangan rata-rata pada suatu bidang dapat didefinisikan sebagai intensitas gaya yang bekerja pada bidang tersebut.

H. Regangan  rata-rata 

e =  d/ Lo  =  DL/ Lo =  ( L - Lo ) / Lo

Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (d atau DL), dengan panjang awal.

                       

I.     Deformasi tarik logam ulet

Data dasar tentang sifat mekanik logam ulet(ductile metal) diperoleh dari percobaan uji tarik, di mana sebuah benda uji dengan desain tertentu mengalami beban aksial yang semakin besar samapi benda uji patah.

J.  Metode Offset

         Metode Offset adalah metode yang digunakan untuk menentukan titik yielding pada material yang tidak diketahui titik yieldingnya. Contoh penentuannya :

Dimana :   

P                = jarak antara titik proporsional dengan break point;

 Ao            = regangan Baik untuk plat maupun silinder,

nilai regangan (A)  dapat dihitung dengan rumus:

Misal : Lb  = 240mm                    

 P    = 30

 Lo  = 120 mm   (anonim,2011).

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu :

a. Alat uji tarik dan panel kontrol

b. Spesimen

B. Prosedur Percobaan

Adapun langkah – langkah yang dikerjakan dalam percobaan ini yaitu :

     1. Menyiapkan spesimen dan alat uji tarik yang akan digunakan

     2. Mengalibrasi alat uji tarik yang akan digunakan

3.  Menempatkan spesimen pada tempat yang telah disediakan pada alat uji tarik

     4.  Mengontrol alat agar spesimen yang telah ditempatkan tercengkram dengan sempurna pada alat uji tarik

     5.  Memutar pengontrol kecepatan pada control panel

     6. Mengamati hasil pengukuran pada monitor control panel

  

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.  Data Percobaan

Tabel.(1) Hasil Percobaan

Kondisi	Panjang (mm)	L0 (mm)	D1 (mm)	d2 (mm)	D3 (mm)	D rata-rata (mm)
Sebelum Pengujian	120,7	32,4	9,8	10	9,9	9,9
Sesudah Pengujian	132,1	43,8	7,8	8,9	5,5	7,4

Hasil percobaan juga dapat dilihat pada grafik 4.1

B. Pembahasan

Percobaan yang dilakukan adalah pengujian tarik pada suatu material,  untuk dapat mengetahui fenomena pada saat pengujian tarik dan dapat mengetahui bagaimana cara untuk mengukur keelastisan suatu material yang di beri gaya tarik. Spesimen yang digunakan sebaiknya yang memiliki grip pada kedua sisinya, agar tidak terjadi slip atau tergelincir ketika ditarik. Spesimen ini berbentuk penampang lingkaran. Pertama-tama, alat uji tarik dikalibrasikan terlebih dahulu. Kemudian, spesimen ditempatkan pada penjepit yang ada di bagian atas dan bagian bawah alat uji. Namun alat yang digunakan untuk memberikan gaya tarik pada spesimen, pemutar pengendali kecepatan pada control panel sedang rusak, jadi kami hanya bisa menyaksikan bagaimana spesimen tersebut ditarik dan putus tanpa mengetahui bagaimana grafik uji tarik tersebut terpampang di monitor. Grafik tegangan-regangan pada uji tarik sangat mempengaruhi sifat material spesimen uji tarik. Semakin panjang garis grafik dengan besar tegangan yang kecil maka benda dapat digolongkan ke dalam material yang memiliki elastisitas yang tinggi. Sedangkan bila semakin pendek garis grafiknya maka dapat digolongkan dalam material yang getas.

Tiga titik penting dalam grafik, yaitu : yield point, ultimate strength, dan titik potong. Yield point adalah titik persimpangan / perbatasan antara area elastisitas dan area plastis. Ultimate strength adalah titik tegangan maksimum yang bekerja pada alat uji tarik. Sedangkan titik potong adalah titik di mana material tersebut putus.

Tegangan yang terjadi pada spesimen semakin lama semakin besar seiring dengan bertambahnya perpanjangannnya. Ini mengakibatkan gaya tarik F yang bekerja pada spesimen tersebut semakin lama semakin besar. Karena adanya persamaan σ = F/A di mana, σ adalah besarnya tegangan, F adalah besarnya gaya yang bekerja, dan A adalah luas penampang spesimen uji coba.

Jenis material dan suhu suatu material sangat mempengaruhi ketahanan uji tarik material. Bila suatu material memiliki kegetasan yang nilainya besar, material tersebut akan mudah untuk terputus. Karena, material tersebut tidak sempat memanjang pada saat gaya tarik berlangsung, melainkan langsung putus dan menghasilkan bentuk patahan yang tidak mengerucut. Suhu material juga mempengaruhi hasil pengamatan. Semakin dingin suatu material, maka semakin getas material tersebut yang menyebabkan material menjadi tidak elastis dan mudah putus pada saat ditarik. Karena, pada saat dingin susunan atom material menjadi sangat rapat dan sulit untuk terpisah.

Umumnya pengujian tarik digunakan untuk mengetahui sifat mekanis dari suatu material terhadap tarikan. Sifat – sifat mekanis tersebut antara lain adalah keelastisitas material. Sifat keelastisitas  material sangat penting dalam hal merancang suatu komponen atau alat, karena apabila terjadi kesalahan dalam perancangan suatu alat, maka dapat berakibat fatal, dan memahayakan. Maka dari itu pengujian tarik sangat diperlukan.

Dari hasil tabel 1, didapatkan panjang diameter berubah seiring dengan bertambah panjangnya spesimen. D rata – rata sebelum pengujian sebesar 9,9 mm dan D rata – rata pada sesudah pengujian panjang berubah manjadi 7,4 mm.

Data F yang dihasilkan dari grafik tegangan regangan pada tiga titik berbeda bergantung pada besarnya tegangan dan luas permukaan penampang spesimen. Pada titik yield point, F yang didapat dari hasil perhitungan adalah 1492,4805 N. Gaya F pada titik yield point ini bergantung pada perhitungan penentuan posisi yield point tersebut. Pada titik ultimate strength, gaya F yang telah didapat adalah 2132,115 N. Ini adalah gaya maksimum yang didapat oleh spesimen dari alat uji ukur. F pada titik potong juga berbeda dari dua titik sebelumnya, yaitu 1876,2612 N tergantung pada tegangan yang terjadi pada titik potong.

\

V. SIMPULAN 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.

DAFTAR PUSTAKA

Diakses pada tanggal 28 Januari 2013 pukul 20:30 melalui web : http://www.alatuji.com/article/detail/2/uji-tarik

Diakses pada tanggal 28 Januari 2013 pukul 20:38 melalui web : http://teknikmanajemenindustri.wordpress.com/2011/03/17/pengujian-tarik-pengetahuan-bahan/

Diakses pada tanggal 28 Januari 2013 pukul 20:46 melalui web : http://sersasih.wordpress.com/2011/07/21/laporan-material-teknik-uji-tarik/

Diakses pada tanggal 28 Januari 2013 pukul 20:53 melalui web : http://fhianunikoe.blogspot.com/2011/10/tensile-test.html