BAB III Pengujian Impact (Watermark)

Laboratorium Pengujian Bahan

BAB III

PENGUJIAN KEKUATAN KEJUT

3.1 Tujuan Pengujian

1. Mengetahui daya tahan logam terhadap beban dinamis yang menyebabkan

terjadinya patahan

2. Mengetahui bentuk patahan

3. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekuatan kejut

4. Mengetahui cara pengujian kekuatan kejut

3.2 Teori Dasar Pengujian

Kekuatan kejut(impact) adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan

beban dinamis atau mendadak yang dapat menyebabkan rusak atau patah.

3.2.1 Macam-macam Metode Pengujian Impact

Percobaan impact yang digunakan untuk menghitung besarnya ketahanan

impact suatu logam tergantung dari kerapuhan metal dan penggunaannya ada 3 macam,

yaitu:

a. Pengujian tarik kejut (tension impacttest)

Salah satu ujung spesimen dijepit pada ujung yang lain dan diberi beban

tarik secara kejut. Percobaan ini biasanya digunakan pada bahan yang bersifat

ulet. Spesimen bisa diberi notch atau tidak.

Gambar 3.1 : Mesin Pengujian Tarik KejutSumber : Anonymous 2013

Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015


b. Percobaan puntir (torsion impacttest)

Salah satu spesimen dijepit dan pada ujung yang lain diberi beban puntir

secara kejut. Dalam hal ini masih ada batas mulur dan batas patah tetapi tak ada

kontraksi. Tegangan puntir pada titik beratnya sama dengan nol dan semakin

keluar semakin bertambah.

Gambar 3.2 : Mesin Pengujian Puntir Kejut

Sumber : Anonymous 2013

c. Pengujian pukul takik (beam impacttest)

1) Metode Charpy

Pada percobaan ini benda kerja mempunyai ukuran yang standar, takik

diletakkan pada landasan dengan posisi takik membelakangi pendulum yang

akan memberi beban kejut sehingga mengenai bagian punggung notch.

Notch yang digunakan umumnya bersudut 45 derajat. Benda uji diletakkan

pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang tidak bertakik diberi

beban impact dengan ayunan bandul. Benda uji akan melengkung dan patah

pada laju regangan yang tinggi. Percobaan ini sesuai untuk material yang

ductile.



Gambar 3.3 : Mesin Pengujin Kejut CharpySumber : Anonymous 2013

Kelebihan :

1. Hasil pengujian lebih akurat

2. Pengerjaannya lebih mudah dipahami dan dilakukan

3. Menghasilkan tegangan uniform di sepanjang penampang

4. Harga alat lebih murah

5. Waktu pengujian lebih singkat

Kekurangan :

1. Hanya dapat dipasang pada posisi horizontal

2. Spesimen dapat bergeser dari tumpuannya karena tidak dicekam

3. Pengujian hanya dapat dilakukan pada specimen yang kecil

4. Hasil pengujian kurang dapat atau tepat dimanfaatkan dalam

perancangan karena level tegangan yang diberikan tidak rata.



2) Metode izod

Salah satu bagian benda uji dijepit pada bibir takik dan posisi takik

berhadapan dengan pendulum yang akan memberi beban kejut. Percobaan

ini sesuai untuk material yang brittle (rapuh).

Kelebihan :

1. Tumbukan tepat pada takikan karena benda kerja dicekam dan

spesimen tidak mudah bergeser karena dicekam pada salah satu

ujungnya.

2. Dapat menggunakan specimen dengan ukuran yang lebih besar.

Kerugian :

1. Biaya pengujian yang lebih mahal

2. Pembebanan yang dilakukan hanya pada satu ujungnya, sehingga hasil

yang diperoleh kurang baik.

3. Proses pengerjaan pengujiannya lebih sukar

4. Hasil perpatahan yang kurang baik

5. Waktu yang digunakan cukup banyak karena prosedur pengujiannya

yang banyak, mulai dari menjepit benda kerja sampai tahap pengujian.

6. Memerlukan mesin uji yang berkapasitas 10000 ton



Gambar 3.4 : Mesin Pengujian Kejut IzodSumber : Anonymous 2014

Jenis – jenis patahan adalah sebagai berikut :

1. Patahan getas

Ciri – cirinya adalah permukaan rata dan mengkilap, apabila disambung lagi

potongannya akan menyambung dengan baik. Hal ini disebabkan pada proses

patahnya spesimen tidak mengalami deformasi. Patahan ini terjadi pada material

yang getas.

Gambar 3.5 : Patahan getas

Sumber : faraland.wordpress.com

2. Patahan liat

Ciri – cirinya adalah permukaan patahan tidak rata dan tampak seperti

beludru, buram, dan berserat. Hal ini disebabkan pada proses penyobekan logam.

Patahan ini terjadi pada material yang ulet.

Gambar 3.6 : Patahan Ulet



Sumber : faralan.wordpress.com

3. Patahan campuran

Sebagian terdiri dari patahan getas dan sebagian yang lain adalah patahan liat.

Gambar 3.7 : Patahan Campuran

Sumber : faraland.wordpress.com

3.2.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi Kekuatan Impact

1. Notch

Notch pada material akan menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan

pada daerah yang lancip sehingga material lebih mudah patah. Selain itu notch

juga akan menimbulkan triaxial stress. Triaxial stress ini sangat berbahaya karena

tidak akan terjadi deformasi plastis dan menyebabkan material menjadi getas.

Sehingga tidak ada tanda-tanda bahwa material akan mengalami kegagalan.



Gambar 3.8 Pengaruh Sudut Notch Pada Nilai Kejut


Ada tiga macam bentuk notch yaitu :

a. Bentuk takik charpy v-notch

Bentuk v pada notch merupakan yang paling akan terpusat tegangannya

pada satu titik. Sehingga kekuatan kejutnya yang paling rendah.

b. Bentuk takik charpy u-notch

Bentuk u pada notch merupakan yang kedua paling akan terpusat

tegangannya. Karena berbentuk u makan tegangan akan terbagi. Jadi

kekuatan kejutnya akan lebih tinggi jika dibandingkan dengan yang v-notch.



c. Bentuk takik charpy Key hole notch

Bentuk key hole pada notch merupakan yang paling akan menyebar

tegangannya. Sehingga kekuatan kejutnya akan paling tinggi.

2. Temperatur

Temperatur yang diberikan terhadap spesimen uji memberikan pengaruh

yang cukup membuat spesimen uji menjadi lebih getas dan bila temperatur yang

diberikan kepada spesimen uji semakin tinggi maka spesimen uji tersebut semakin

ulet sesuai dengan temperatur yang diberikan terhadap spesimen uji. Berdasarkan

uraian diatas diketahui bahwa pengaruh temperatur terhadap energi impak

menunjukan energi yang diserap oleh spesimen uji semakin kecil jika

temperaturnya dinaikan serta memberikan keuletan terhadap spesimen uji sesuai

temperatur yang diberikan.



Gambar : 3.9 Pengaruh Temperatur Pada Kekuatan Kejut


3. Kadar karbon

Semakin tinggi kadar karbon maka impactstrength-nya semakin rendah

karena sifat karbon adalah getas dan keras. Material yang memiliki kadar karbon

yang tinggi memiliki sifat yang kuat dan getas sehingga membutuhkan energy

yang tidak besar sedangkan material yang kadar karbonnya rendah memiliki sifat

yang ulet dan lunak sehingga membutuhkan energy yang besar dalam

perpatahannya.

4. Unsur Paduan

Baja dengan paduan yang berbeda akan menyebabkan susunan atom yang

berlainan dengan logam induknya. Karena susunannya berbeda dari sifat mekanik

baja karena pengaruh paduan yang berbeda. Paduan ini mempengaruhi nilai

impactstrength. Beberapa unsur paduan yang biasa digunakan , yaitu : karbon (C),

nikel (Ni), krom (Cr) , vanadium(Vn) , kobalt (Co) , boron (Br) , titanium (Ti)



Karbon (C)

Karbon berfungsi untuk mengeraskan material

Nikel (Ni)

Meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus

Crommium (Cr)

Meningkatkan kekerasan dan ketahanan korosi

Vanadium (Vn)

Fungsinya menaikkan kekerasan dan kekuatan baja, bila dicampur Cr menjadi baja

tahan aus.

Cobalt (Co)

Fungsinya meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus.

Boron (Br)

Fungsinya menaikkan kekerasan bila kadar karbon kurang 0,6% dapat menyebabkan

rapuh

Titanium (Ti)

Fungsinya sebagai deoksidasi elektrik dalam menambah partum-buhan butiran, serta

meningkatkan kekerasan baja.

5. Heat treatment / Perlakuan Panas

Heat treatment adalah salah satu proses untuk mengubah struktur logam dengan

jalan memanaskan spesimen pada elektrik terance ( tungku ) pada temperatur

rekristalisasi selama periode waktu tertentu kemudian didinginkan pada media

pendingin seperti udara, air, garam, yang masing-masing mempunyai kecepatan

pendinginan yang berebeda-berbeda. Kekuatan kejut mulai dari yang paling

besar hingga paling kecil adalah sebagai berikut: Annealing, Normalizing, Tanpa

Perlakuan, Martempering, dan Hardening

6. Kekerasan

Semakin tinggi tingkat kekerasan suatu material maka harga

impactstrength-nya semakin rendah karena semakin tinggi kekerasan material

cenderung bersifat semakin getas.

7. Tensile Strength ( Kekuatan Tarik )



Semakin rendah nilai kekuatan tarik suatu material, maka semakin tinggi

nilai impact strength material tersebut. Jika nilai kekuatan tarik material besar

maka material tersebut cenderung bersifat keras.

8. Homogenitas

Homogenitas suatu material dipengaruhi oleh arah orientasi-nya. Jika searah

maka benda mempunyai kekerasan yang rendah, sebaliknya jika tidak searah

maka mempunyai kekerasan yang tinggi. Sehingga berpengaruh pada harga

impact strength-nya. Jika arah orientasi-nya searah maka dapat disimpulkan harga

impact strength-nya tinggi, begitu pula sebaliknya.

3.3 Pelaksanaan Pengujian

3.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan

1. Spesifikasi alat yang digunakan

a. Charpy Impact Testing Machine

Digunakan untuk mengukur kekuatan kejut.

Gambar 3.5 : Charpy Impact Testing Machine

Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya

b. Kertas Gosok

Digunakan untuk membersihkan spesimen dari kotoran dan kerak.



Gambar 3.6 : Kertas gosok

Sumber : Laboraorium Pengujian Bahan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya

2. Komposisi Kimia Spesimen

Spesimen yang digunakan pada pengujian ini adalah Bohler Spesial K.

Bentuk dan dimensi sesuai Standar ASTM A 370 v – notch . Komposisi dari

bahannya adalah :

1. C = 2,0 %

2. Cr = 1,2 %

3. Mn = 0,3 %

4. Si = 0,2 %

3. Pergeseran Titik Eutectoid

Tabel 3.1 Pergeseran titik Eutectoid

Unsur

PaduanKomposisi

Suhu

Eutectoid% Eutectoid

Cr 1,2% 860oC 0,37%

Mn 0,3% 725oC 0,75%

Si 0,2% 745oC 0,72%

C 2,0% 723oC 0,83%

Temperatur Eutectoid

TC = (860 x0,37 )+ (725x 0,75 )+(745 x0,72 )+(723 x0,83)

0,37+0,75+0,72+0,83

= 1998,44

2,67 = 748 oC

Kadar Karbon Eutectoid



%C = (860 x0,37 )+ (725 x 0,75 )+(745 x0,72 )+(723 x0,83)

860+725+745+723

= 1998,44

3053

= 0,66 %

Keterangan : Fe – Fe3C

- - - - - - - - - - - PergeseranTitik Eutectoid

Gambar 3.4 : Pergeseran Titik Eutecoid



4. Bentuk Dan Dimensi Spesimen

Skala : 1 : 1

Satuan : Milimeter

Gambar 3.5 : Gambar Bentuk dan Dimensi Spesimen

Sumber : Dokumentasi Pribadi

3. 3. 2 Prosedur Pengujian

a. Benda kerja diberi heat treatment.

b. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan kerak.

c. Dilakukan dry run test sebagai berikut:

d. Pendulum alat uji Charpy diatur agar benar – benar dalam keadaan bebas dan dan

dalam keadaan diam.

e. Lengan pengikat diturunkan dengan roda pemutar.

f. Tombol pengunci ditekan selanjutnya jika kedudukan lengan pengikat sudah tepat

terhadap pendulum, pengunci dapat dilepas tanpa menggeser kedudukan

pendulum.

g. Kedua jarum penunjuk di atur posisi vertikal

h. Pendulum beserta lengannya di dengan roda pemutar sehingga jarum luar

menunjukkan skala yang sesuai dengan kedudukan pendulum dalam posisi

horizonal (90o).

i. Dilakukan Dry Run Test untuk mengetahui energi yang dilepaskan mesin karena

kerugian mekanik. Dilakukan pencatatan sudut yangg ditunjuk oleh jarum.

j. Dilakukan pengujian sebagai berikut:

k. Spesimen diletakkan pada tempatnya sehingga bagin punggung takik tepat pada

posisi jatuhnya pendulum.

l. Dilakukan pengujian seperti pada Dry Run Test



3.4 Hipotesa

Kekuatan kejut dipengaruhi oleh beberapa faktor. Namun, beberapa faktor yang

dominan terhadap nilai kekuatan kejutnya adalah kekerasan, kekuatan tarik, perlakuan

panas dan temperatur yang digunakan pada Uji Charpy. Dari faktor tersebut akan

menghasilkan kekuatan kejut yang berbeda – beda. Berdasarkan uraian di atas ada dua

hipotesa , yaitu :

1.) Kekuatan kejut akan berbanding terbalik dengan kekerasan dan juga kekuatan

tarik. Sehingga semakin besar kekerasan dan juga kekuatan tarik maka akan

semakin kecil kekuatan kejutnya.

2.) Kekuatan kejut mulai dari yang paling besar hingga paling kecil adalah sebagai berikut:

Annealing, Normalizing, Tanpa Perlakuan, Martempering, dan Hardening

3.) Kekuatan kejut dipengaruhi temperatur. Jika temperaturnya tinggi maka energi yang

diperlukan untuk mematahkan spesimen semakin besar. Karena jika suhu dinaikkan

maka butiran akan semakin rapi dan terstruktur sebab memiliki waktu yang lebih lama

untuk menurunkan suhu pada saat pendinginan sehingga butirannya lebih rapi dan

memiliki keuletan yang tinggi.


BAB III Pengujian Impact (Watermark)

Documents

Transcript of BAB III Pengujian Impact (Watermark)