Impact Test

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Dalam perkembangan dunia industri, terutama yang berhubungan dengan penelitian bahan dan penggunaannya, maka dalam proses produksinya banyak hal atau criteria yang harus dipenuhi agar material tersebut dapat digunakan dalam dunia industri.

Untuk penggunaan sebagai bahan, sifat-sifat khas dari material logam harus diketahui sebab logam tersebut akan digunakan untuk berbagai macam keperluan dan keadaan. Sifat logam tersebut meliputi sifat mekanik, sifat thermal, sifat kimia, kemampukerasan, kemampuan dimensi, dan lain sebagainya. Adapun dalam percobaan ini yang akan diuji adalah sifat mekanik dari logam terutama sifat ketangguhannya.

Dengan mengetahui tingkat ketangguhan logam, maka tentunya kita dapat memperkirakan kemampuannya dalam menerima energi tumbukan yang diberikan secara tiba-tiba sehingga dapat mematahkan suatu material.Untuk itulah dilakukan pengujian impact pada material yang nantinya akan digunakan dalam konstruksi mesin. Pengujian ini amat penting dalam menentukan ketahanan suatu material terhadap perpatahan, berdasarkan energi yang diberiakan oleh tumbukan/pembebanan secara tiba-tiba pada suatu material.

Dahulu, untuk membuat rangka suatu jembatan, orang-orang hanya menggunakan material yang telah tersedia. Umumnya mereka menggunakan material yang kuat dang etas sehingga mereka berpikiran bahwa material yang paling baik digunakan untuk pembuatan rangka jembatan (yang mampu menahan beban kejut dengan baik) adalah material yang kuat dang etas. Akan tetapi masih sering terjadi hal-al yang buruk seperti jembatan yang roboh atau jembatan yang secara tiba-tiba bias patah. Oleh karena itu untuk mengurangi dan menghindari kemungkinan-kemungkinan terburuk maka sebelum menentukan material yang akan digunakan perlu diadakan suatu pengujian awal untuk mengetahui ketangguhan material yang akan digunakan dalam menahan beban kejut sehingga diadakan pengujian impact test.

 

1.2    Tujuan dan Manfaat Pengujian

A.  Tujuan Pengujian

1.      Menjelaskan definisi, tujuan, dan prosedur pengujian impact.

2.      Mengetahui energi takikan terhadap kekuatan impact

3.      Membuat grafik hubungan antara energi impact dengan temperature pada beberapa jenis takikan.

4.      Mengetahui pengaruh temperature terhadap energi impact bahan

5.      Membandingkan grafik THP dengan grafik transisi ulet-getas.

6.      Mengetahui pengaruh temperature terhadap laju patah getas.

7.      Mengetahui laju pembebanan pada temperature normal dan temperature rendah (ditentukan asisten).

8.      Mengetahui hubungan ketangguhan retak dengan energi impact.

9.      Mengetahui type-type, metode, dan mode perpatahan.

B.  Manfaat pengujian

·         Bagi praktikan

1.      Mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi perpatahan pada suatu jenis  logam.

2.      Mengetahui pengaruh bentuk takikan terhadap laju perpatahan.

3.      Mengetahui Jenis-jenis perpatahan.

·         Bagi industri

1.      Suatu industri dapat membuat produk yang berkualitas dengan mengetahui sifat-sifat bahan dari hasil pengujian impact.

2.      Memudahkan suatu industri dalam pengolahan dan perancangan suatu bahan sekaligus menekan biaya produksi.

3.      Pemilihan bahan dapat dilakukan dengan mudah, sesuai data yang telah diperoleh pada uji impact.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Teori Dasar

A.   Pengertian Impact Test

Gambar Impact

Sumber:(http://www.batan.go.id/ptrkn/file/roziq/Impact%20Testing.JPG)

Material mungkin mempunyai kekuatan tarik tinggi tetapi tidak tahan dengan beban kejut. Untuk menentukannya perlu diadakan pengujian inpact. Ketahanan impact biasanya diukur dengan metode Charpy atau Izood yang bertakik maupun tidak bertakik. Pada pengujian ini, beban diayun dari ketinggian tertentu untuk memukul benda uji, yang kemudian diukur energi yang diserap oleh perpatahannya.

Impact test merupakan suatu pengujian yang dilakukan untuk menguji ketangguhan suatu specimen bila diberikan beban secara tiba-tiba melalui tumbukan. Ketangguhan adalah ukuran suatu energy yang diperlukan untuk mematahkan atau merusak suatu bahan yang diukur dari luas daerah dibawah kurva tegangan regangan. Suatu bahan mungkin memiliki kekuatan tarik yang tinggi tetapi tidak memenuhi syarat untuk kondisi pembebanan kejut. Suatu paduan memiliki parameter ketangguhan terhadap perpatahan yang didefinisikan sebagai kombinasi tegangan kritis dan panjang retak.

Specimen yang digunakan untuk suatu takikan terdiri dari dua buah yang diuji pada suhu normal dan suhu rendah.

(http://repository.ui.ac.id/contents/koleksi/11/203f21941a45967f2725262fb729753931ce61b8.pdf)

B.  Metode-Metode Pengujian

1.      Metode Charpy (USA)

Merupakan cara pengujian dimana specimen dipasang secara horizontal dengan kedua ujungnya berada pada tumpuan, sedangkan takikan pada specimen diletakkan di tengah-tengah dengan arah pembebanan tepat diatas takikan.

http://www.twiprofessional.com/twiimages/jk71f2.gif

Kelebihan :

a.       Pengerjaannya lebih mudah dipahami dan dilakukan

b.      Menghasilkan tegangan uniform di sepanjang penampang

c.       Harga alat lebih murah

d.      Waktu pengujian lebih singkat

Kekurangan :

a.       Hanya dapat dipasang pada posisi horizontal

b.      Spesimen dapat bergeser dari tumpuannya karena tidak dicekam

c.       Pengujian hanya dapat dilakukan pada specimen yang kecil

d.      Hasil pengujian kurang dapat atau tepat dimanfaatkan dalam perancangan karena level tegangan yang diberikan tidak rata.

2.      Metode Izood (Inggris)

Merupakan cara dimana specimen berada pada posisi vertical pada tumpuan dengan salah satu ujungnya dicekam dengan arah takikan pada arah gaya tumbukan. Tumbukan pada specimen dilakukan tidak tepat pada pusat takikan melainkan pada posisi agak diatas dari takikan seperti yang tertera pada gambar sbb :

Kelebihan :

a.       Tumbukan tepat pada takikan karena benda kerja dicekam

b.      Dapat menggunakan specimen dengan ukuran yang lebih besar.

c.       Spesimen tidak mudah bergeser karena dicekam pada salah satu ujungnya.

Kerugian :

a.       Biaya pengujian yang lebih mahal

b.      Pembebanan yang dilakukan hanya pada satu ujungnya, sehingga hasil yang diperoleh kurang baik.

c.       Waktu yang digunakan cukup banyak karena prosedur pengujiannya yang banyak, mulai dari menjepit benda kerja sampai tahap pengujian.

(http://repository.ui.ac.id/contents/koleksi/11/203f21941a45967f2725262fb729753931ce61b8.pdf)

C. Jenis –jenis cacat pada material

1.      Cacat titik

Vakansi dan Interstisi-Diri

Vakansi adalah kekosongan sisi kisi, yaitu sisi yang seharusnya ditempati atom, kehilangan atomnya.Vakansi terbentuk selama proses pembekuan, dan juga karena getaran atom yang mengakibatkan perpindahan atom dari sisi kisi normalnya.

Gambar cacat titik

2.      Dislokasi – Cacat Linier

Dislokasi adalah cacat linier atau satu dimensi dimana didekatnya beberapa atom tidak segaris. Ada 3 jenis dislokasi yaitu :

·         Dislokasi sisi, dislokasi ulir dan dislokasi campuran.Dislokasi sisi/pnggir adalah terdapatnya bidang atom ekstra atau setengah bidang,dimana sisinya terputus di dalam kristal.

·         Dislokasi ulir  terbentuk karena gaya geser yang diberikan menghasilkan distorsi seperti yang ditunjukkan Gambar 4.4a. Daerah depan bagian atas kristal tergeser sebesar satu atom kekanan relatif terhadap bagian bawah. Dislokasi ini disimbolkan dengan. Jika  pada  material  dijumpai  kedua  jenis  dislokasi  diatas  maka  disebut  material mempunyai dislokasi campuran.

Gambar Cacat Linier

3.      Cacat antar muka

Cacat antar muka adalah batas yang mempunyai dua dimensi yang  biasanya memisahkan daerah-daerah pada material yang mempunyai struktur kristal dan/atau orientasi kristalografi yang berbeda. Cacat jenis ini antara lain   permukaan luar, batas butir, batas kembar, kesalahan tumpukan dan  batas fasa. 

a.       Permukaan Luar 

 Satu dari batas yang paling jelas adalah permukaan luar/eksternal,  dimana struktur kristal berakhir. Atom-atom permukaan tidak terikat ke semua  atom terdekat, dan karenanya akan mempunyai tingkat energi yang lebih tinggi  daripada atom-atom di bagian dalam. Ikatan atom-atom permukaan ini yang tak  terpenuhi  memberikan  kenaikan   energi  permukaan,  dinyatakan   dalam   satuan  energi   per satuan luas (J/m )².Untuk   menurunkan   energi   ini,   material   jika memungkinkan cendrung meminimalkan luas permukaan total. 

Gambar Cacat muka permukaan luar

b.      Batas Butir         

Batas butir memisahkan dua butir atau kristal kecil yang mempunyai  orientasi kristalografi yang berbeda pada material polikristal. Batas butir secara  skematik digambarkan pada gambar 4.7. Didalam batas butir terdapat atom yang  tak bersesuaian pada daerah transisi dari orientasi kristal butir satu ke butir lain didekatnya. 

Gambar Cacat muka Batas butir

c.       Batas Kembar

 Batas kembar adalah batas butir tipe khusus dimana terdapat simetri kisi cermin, yaitu atom-atom pada sebuah sisi batas berada pada posisi cermin dari atom-atom pada sisi lainnya (ambar 4.9). Daerah antara batas butir ini disebut  kembar/twin.

Gambar Cacat muka batas kembar

 

d.      Cacat bulk atau volume

 Cacat lainnya yang ada pada semua material padat dimana cacat ini lebih besar dari yang sudah dibicarakan adalah pori, retak, inklusi benda asing dan fasa-fasa lainnya. Cacat-cacat ini timbul biasanya selama tahap-tahap proses  dan pabrikasi.

(http://www.instron.us/wa/applications/test_types/impact/default.aspx?ref=http://www.google.co.id/search)

D. Hal-hal  yang mempengaruhi impact/ketangguhan bahan :

1.   Bentuk takikan

Bentuk takikan amat berpengaruh pada ketangguahan suatu material, karena adanya perbedaan distribusi dan konsentrasi tegangan pada masing-masing takikan tersebut yang mengakibatkan energi impact yang dimilikinya berbeda-beda pula. Berikut ini adalah urutan energi impact yang dimiliki oleh suatu bahan berdasarkan bentuk takikannya.

a)   Takikan segitiga

Memiliki energi impact yang paling kecil, sehingga paling mudah patah. Hal ini disebabkan karena distribusi tegangan hanya terkonsentrasi pada satu titik saja, yaitu pada ujung takikan.

Gambar Takikan segitiga

b)   Takikan segi empat

Memiliki energi yang lebih besar pada takikan segi tifga karena tegangan terdistribusi pada 2 titik pada sudutnya.

Gambar takikan segi empat

c)   Takikan Setengah lingkaran

Memiliki nergy impact yang terbesar karena distribusi tegangan tersebar pada setiap sisinya, sehingga tidak mudah patah

Gambar takikan setengah lingkaran

2.   Kadar Karbon

     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.

3.   Beban

     Semakin besar beban yang diberikan , maka energi impact semakin kecil yang dibutuhkan untuk mematahkan specimen, dan demikianpun sebaliknya. Hal ini diakibatkan karena suatu material akan lebih mudah patah apabila dibebani oleh gaya yang sangat besar.

4.   Temperatur

     Semakin tinggi temperature dari specimen, maka ketangguhannya semakin tinggi dalam menerima beban secara tiba-tiba, demikinanpun sebaliknya, dengan temperature yang lebih rendah. Namun temperature memiliki batas tertentu dimana ketangguhan akan berkurang dengan sendirinya.

     Grafik dibawah ini akan menunjukkan hubungan antara temperature dengan energi impact, laju patah getas Y (%), beban mulur (P’), dan beban maks. (Kg).

5.   Transisi ulet rapuh

     hal ini dapat ditentukan dengan berbagai cara, misalnya kondisi struktur yang susah ditentukan oleh system tegangan yang bekerja pada benda uji yang bervariasi, tergantung pada cara pengusiaannya.sehingga harus digunakan system penekanan yang berbeda dalam berbagai persamaan.

6.   Efek komposisi ukuran butir

     ukuran butir berpengaruh pada kerapuhan, sesuai dengan ukuran besarnya. Semakin halus ukuran butir maka bahan tersebut akan semakin rapuh sedangkan bila ukurannya besar maka bahan akan ulet.

7.   Perlakuan panas dan perpatahan

     perlakuan panas umumnya dilakukan untuk mengetahui atau mengamati besar-besar butir  benda uji dan untuk menghaluskan butir. Sedangkan untuk menambah keuletan suatu bahan dapat dilakukan dengan penambahan logam.

8.   Pengerasan kerja dan pengerjaan radiasi

     pengerasan kerja terjadi yang ditimbulkan oleh adanya deformasi plastis yang kecil pada temperature ruang yang melampaui batas atau tidak luluh dan melepaskan sejumlah dislokasi serta adanya pengukuran keuletan pada temperature rendah. Pengerasan kerja ini akan menimbulkan berapakah pada logam karena peningkatan komplikasi s akibat pembentukan dislokasi yang saling berpotongan.

http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-7374-2104100124-Judul.pdf

E.  TEGANGAN BIDANG

Pengaruh ketebalan :

·         Ketangguhan patah tergantung pada ketebalan ini berhubung dengan pembatasan dan ukuran zona plastis pada ujung retak.

·         Ketika ketebalan memberikan pengaruh penurunanproporsi dari perpatahan permukaan dimana lidah geseran (shear lips) akan meningakat.

 

Regangan dan tegangan bidang (perpatahan datar)

Kunci permasalahan pada penyiapan specimen :

Perpatahan terjadi pad zona plastis sebelum deformasi dari ujung retak dari zona plastis.

Mekanika Perpatahan

§  Metode mekanika perpatahan peluluhan umum sangat diperlukan untuk mengukur tingkat ketangguhan dari bahan yang tangguh menggunakan specimen uji kecil.

§  Spesimen yang kecil mungkin akan luluh sebelum patah.

§  Dengan bahan yang sama dengan struktur yang besar mungkin akan patah sebelum luluh terjadi.Untuk itu dipeerlukan CTOD dan integral

http://www.google.co.id/search?hl=id&q=tegangan+tbidang&aq=f&aqi=&aql=&oq

 

Ketangguhan Patah Regangan bidang,K_1c

_·          Ketangguhan pada regangan bidang K_1c  mempunyai nilai yang terendah.

_·          Pengukuran ketangguhan tersebut merupakan tipe konservatif

_·          Struktur yang lebih tebal dan lebih tangguh.

_·          K_1c umumnya di gunakan dalam teknik desain.

_·          Regangan bidang : Ketebalan = 50 x zona plastis.

_·          Tegangan bidang = Ketebalan = zona plastis.

            Crac tip opening dislapcement ( CTOD )

Kondisi local dari tegangan dan regangan pada ujung retak yang menyebabkan perpatahan sama untuk specimen yng kecil dan struktur yang besar.

F.  Tegangan tiga sumbu

Pada gambar terlihat bahwa penambahan pelat yang tebal akan menimbulkan tegangan yang tinggi. Bila tebal  B  bertambah maka tegangan yang diperoleh material dalam arah sumbu X dan sumbu Y yaitu sx dan sy akan mengecil. Karena adanya pengaruh momen inersia  I = ½ bh²

Pada gambar diatas terlihat bahwa penumbukan plat yang tebal akan menimbulkan tegangan yang tinggi, dimana tegangan masing-masing dalam arah sumbu x dan y yaitu sy penekanan yang dilakukan dalam arah sumbu x dan y. untuk ketebalan specimen yang lebih besar, tegangan yang diperoleh dalam arah x dan y berkurang karena adanya distribusi tegangan ke tiga arah ( trioksal ) pada sumbu koordinat seperti yang ditunjukkan pada gambar tersebut.

http://www.google.co.id/search?hl=id&q=tegangan+tiga+sumbu&aq=f&aqi=&aql=&oq=

G. Tipe-tipe perpatahan

a)      Perpatahan transgranular atau juga disebut patah gelah yang umumnya terjadi pada struktur body center cubic yang dibuat pada temperature rendah. Perpatahan Transgranular merupakan perpatahan yang terjadi akibat retakan yang merambat didalam butiran material.

b)      Perpatahan intergranular yaitu perpatahan yang terjadi akibat retakan yang merambat diantara butiran material yang kerap dikatakan sebagai perpatahan khusus. Pada berbagai paduan didapatkan berbagai keseimbangan yang sangat peka antara tegangan yang diperlukan untuk perambatan retak dengan pembelahan dan tegangan yang diperlukan untuk perpatahan rapuh sepanjang batas butir.

(http://www.google.co.id/search?hl=id&q=tipetipe+perpatahan&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=)

H. Jenis-jenis perpatahan

1)      Patah ulet (Ductile Fracture)

Patah ulet adalah patahan disertai perubahan bentuk plastis (plastis deformation).   Secara makroskopis, ciri-ciri patah ulet antara lain :

a.       Terjadi deformasi plastis yang cukup besar sebelum patah

b.      Bidang geser (shear lip) biasanya tampak atau diketemukan pada akhir patahan

c.       Permukaan patahan berserat (fibrous) atau silky texture, tergantung pada jenis material

d.      Penampang melintang di daerah patahan biasanya berkurang karena pengecilan penipisan (necking)

e.       Pertumbuhan retak berjalan lambat

2)      Patah rapuh (Brittle fracture)

Patah rapuh terjadi apabila material logam pada saat patah tidak mengalami perubahan bentuk plastis atau pengecilan penampang.  Secara makroskopis, ciri-ciri patah rapuh antara lain :

a.       Tidak ada atau terjadi sedikit deformasi plastis

b.      Permukaan patahan umumnya datar dan tegak lurus terhadap permukaan komponen

c.       Struktur patahan bentuk granular atau kristalin dan merefisikan cahaya

Retak tumbuh/menjalar cepat, dan sering disertai suara keras.

(http://www.google.co.id/search?hl=id&q=perpatahan&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=)

I.    Mode-mode perpatahan

Selain berdasarkan jenis dan typenya, perpatahan dapat pula diklasifikasikan berdasarkan arah beban yang diberikan terhadap material. Kita dapat menggambarkan arah tersebut sbb :

Jadi berdasarkan gambar diatas, dapat diperoleh 3 mode perpatahan, sbb :

1. Mode I (opening shear)

Merupakan perpatahan akibat pemberian beban yang mengakibatkan tegangan yang arahnya tegak lurus dengan bidang perpatahan dan tegangan tersebut berada pada posisi yang sejajar berlawanan arah pada masing-masing sisi dari bahan. (sb.Y)

Contoh : perpatahan pada shock breaker

2.      Mode II (In-Plane Shear)

Pada mode ini tegangan terjadi pada sumbu Z dari bahan artinya melintang terhadap arah perpatahan. Hal ini terjadi karena beban diberikan tidak sejajar dan berlawanan arah pada kedua ujung material, sehingga seakan-akan terjadi sliding.

                 Contoh : perpatahan pada kopling gesek

3. Mode III (Out-Plane Shear)

Pada mode ini, tegangan terjadi pada sb. x dari bahan (vertical), dimana tegangan tsb berada pada arah yang tidak sejaajr dan berlawanan arah pada sb. x.

Contoh : perpatahan pada roda gigi.

m/topic/jenis+jenis+perpatahan.html)

J.   Fatik dan factor-faktor penyebab fatik

Fatik adalah prilaku logam yang bila mana dibebani tegangan variabel siklus yang cukup besar ( sering kali dibawah tegangan luluh ) akan mengalami perubahan yang terdeteksi pada sifat mekaniknya. Dalam praktek sebagian besar kesalahan disebabkan oleh fatik. Sehingga perhatian ahli teknik tertuju pada kegagalan fatik yang terjadi pada benda yang patah menjadi dua bagian. Seringkali kegagalan tersebut disebabkan kesalahan desain suatu komponen dan dalam hal seperti ini banyak yang dapat dilakukan oleh seorang ahli metalurgi. Oleh karena itu pendekatan terhadap fatik ada tiga aspek yaitu :

a.    Masalah rekayasa

b.   Aspek metalurgi secara keseluuhan

c.    Struktur skala halus dan perubahan atom

Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya fatik  :

a.       penyelesaian permukaan

karena retak fatik seringkali berada pada dekat komponen, kondisi permukaan merupakan hal yang perlu diperhatikan pada fatik. Bekas permesinan dan ketidak rataan lain harus dihilangkan dan usaha ini berpengaruh sekali terhadap sifat fatik. Lapisan permukaan yang diberi tekanan dengan tumbukan partikel akan meningkatkan umur fati

b.      pengaruh temperature

pengaruj temperature terhadap fatik mirip dengan pengaruh temperature terhadap kekuatan tarik maksimum. Kekuatan fatik paling tinggi pada temperature rendah, dan berkurang secara bertahap dengan naiknya temperature

c.       frekuensi siklus tegangan

pengaruh frekuensi siklus tegangan terhadap umur fatik untuk berbagai jenis logam umumnya tidak ada, meskipun penurunan frekuensi biasanya menurunkan umur fatik. Efek ini bertambah bila temperature uji fatik kita naikkan bila umur fatik cenderung bergantung pada waktu uji seluruhnya dan tidak pada jumlah siklus.

d.      tegangan rata –rata

untuk kondisi fatik dimana tegangna rata – rata

                                   sNf    =  [(smax   +  smin)/2]

Tidak melampaui tegangan luluh sy, maka berlaku hubungan  :

                                               sNf    = konstan

Yang disebut juga hokum basquin, dimana hokum tersebut tidak berlaku bagi untuk fatik siklus rendah dengan s lebih besar dari sy , akan tetapi disini berlaku hubungan   epNf    =  D^b = konstan

e.       lingkungan

fatik yang terjadi dalam lingkungan korosif biasanya disebut fatik korosi. Telah diketahui bahwa kikisan korosi oleh media cair dapat menimbulkan lubang – lubang etsa yang bersifat sebaga tekuk. Akan tetapi bila mana serangan korosi terjadi secara serentak bersamaan dengan pembebanan fatik efek perusakan jauh lebih besar dibandingkan dari efek tekuk semata.

(202.91.15.14/upload/files/8502_Bab_08_FATIK.ppt)

K. Faktor terjadinya dislokasi

Dislokasi merupakan pergeseran dari struktur butir karena adanya bagian yang kosong, sementara pada satu tempat terjadi penumpukan butir, maka pada saat itu diberi perlakuan butir yang akan mengisi ruang kosong di dekatnya. Adapun beberapa jenis dislokasi adalah sbb :

a)      Dislokasi titik, diman kekosongan terjadipada titik tertentu, hal ini terjadi karena :

·         Ada atom yang hilang dalam kristal

·         Hasil penumpukan yang salah dalam kristalisasi

·         Akibat energi termal yang meningkat, sehingga atom melompat meninggalkan tempatnya.

b)      Dislokasi garis, merupakan  sisipan satu baris atom tambahan dalam struktur kristal. Disekitar suatu dislokasi garis terdapat daerah yang mengalami tekanan dan tegangan, sehingga terdapat energi tambahan sepanjang dislokasi tersebut.

c)      Dislokasi ulir, menyerupai spiral dengan garis cacat sepanjang sumbu ulir. Atom-atom disekitarnya mengalami gaya geser.

d)     Dislokasi butir, terjadi karena adanya gaya tekan dan tegangan yang akhirnya gaya-gaya ini dapat diuraikan menjadi tegangan geser. Hal ini disebabkan bidang atom bergeser terhadap bidang atom didekatnya yang disebut slip

L.  Grafik Transisi ulet getas,Grafik S-N,hubungan temperature dengan energi impact,hubungan temperature dengan beban,hubungan temperature dengan laju patah getas

a)      Grafik Transisi ulet

Pengujian impact terutama untuk memperlihatkan penurunan  kelenturan dan kekuatan impact bahan dengan struktur BCC pada temperature rendah. Sebagai contoh gambar diatas adalah baja karbon yang memiliki temperature transisi lentur rapuh yang relative tinggi sehingga hanya dapat digunakan dengan aman pada temperature dibawah nol jika temperature transisinya diturunkan dengan menggunakan paduan. Suatu paduan memerlukan parameter ketangguhan terhadap perpatahan ( Kc ) yang didiefinisikan sebagai kombinasi tegangan kritis dan panjang retak. Kc didefinisikan karena banyaknya paduan yang mengandung retak – retak kecil yang akan menjalar jika mengalami tegangan yang melebhi temperature kritis.

Transisi ulet getas kemudian dapat dijelaskan berdasarkan kriteria bahwa material bersifat ulet pada setiap temprature apabila tegangan luluh pada temprature tersebut lebih kecil dibandingkan tegangan yang diperlukan untuk memperbesar mikroretak. Apabila tegangan luluh lebih besar dari pada tegangan yang diperlukan untuk memperbesar mikroretak tersebut maka material tersebut bersifat getas.   

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhkfioAudyaGTYhvzVRR9v7-TC9qQXXugn0uDLHeRa19ncvG5wa2HfXrvFVZc8SyTqIWzvKiBRx_mIsRF5f90bKGywMJCcsHK_gqPV6b9cdmxnTPaj_EUGwNddEY3IXvIhfe1Tv0Z9WhA/s1600/untitled2.bmp

b)     Grafik S-N

 

Gaya yang dapat dibebankan pada bahan selama pembebanan siklus jauh lebih rendah daripada beban static. Kekuatan tarik dapat dijadikan pedoman desain untuk konstruksi yang mengalami beban static. Jumlah siklus N yang dapat dipikul oleh logam akan turun dengan naiknya tegangan S(seperti gambar).

1.1.6        Grafik Hubungan T,W,E, dan P serta t Vs P

Penjelasan grafik :

v  titik I

pada titik ini menunjukan specimen diuji pada suhu -80⁰ C dan tingkat kegetasan 100 % sehingga energi hampir dikatakan tidak ada

v  titik II

pada titik ini menunjukan specimen diuji pada titik -60 ⁰C dan tingkat kegetasan masih 100 % dengan energi yang mulai ada

v  titik III

pada titik ini menunjukan specimen diuji pada titik -40 ⁰C dan tingkat kegetasan sudah mulai turun menjadi  95 % dengan energi kurang lebih 1 kg

v  titik IV

pada titik ini menunjukan specimen diuji pada titik -20 ⁰C dan tingkat kegetasan sudah mulai turun menjadi 70% dengan energi kurang lebih 2 kgm

v  titik V

pada titik ini menunjukan specimen diuji pada titik 20 ⁰C dan tingkat kegetasan  70 % dengan energi  yang dihasilkan 2 kgm

v  titik VI

pada kondisi ini sudah mencapai titik maksimum dan energinya sudah mencapai 10 kgm sehingga walaupun suhunya naik specimen tersebut tidak akan bertambah.

Penjelasan hubungan antar grafik :

Ø  Hubungan antara Temperatur T (⁰C) dengan Energi impact E (Kg.m)

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa temperature sangat berpengaruh pada ketangguhan suatu material. Dimulai dari rapuh, yakni pada suhu yang sangat rendah. Pada tahap ini, akibat suhu yang sangat rendah mengakibatkan ukuran butir mengecil sehingga jarak antar butir semakin jauh, ikatan melemah, dan rapuh. Dengan demikian material amat mudah patah, sehingga energi yang dibutuhkan untuk mematahkannya sangat kecil pula. Selanjutnya dengan bertambahnya temperature, maka ukuran butir makin membesar sehingga jaraknya semakin dekat dan ikatannya menguat serta ketangguhannya meningkat, namun masih getas. Dengan demikian energi impactnya meningkat. Kemudian apabila temperature makin meningkat, hingga material mencapai keuletan sampai pada temperature maksimalnya, energi yang dibutuhkan untuk mematahkannya akan bertambah pula sampai nilai maksimum. Selanjutnya jika lewat dari titik ini, maka energi akan menurun karena adanya deformasi.

Ø  Hubungan antara Temperatur (⁰C) dengan Laju Patah Getas (%)

Dari grafik nampak bahwa hubungan antar kedua variable berbanding terbalik. Semakin rendah temperature, maka material akan semakin getas hingga mencapai nilai 100%. Seiring dengan bertambahnya temperature, kegetasan berkurang hingga mencapai nilai minimum., diman keuletan meningkat, seperti penjelasan pada poin sebelumnya.

Ø  Hubungan antara Temperatur (⁰C) dengan Beban (Kg)

Berdasarkan analisa grafik di atas, terlihat bahwa beban mulur dari posisi pertama ke posisi keeempat semakin meningkat kemudian berikutnya beban mulur menjadi semakin menurun. Kurva dari titik I ke titik IV dengan temperature dari sangat rendah menuju ke temperature tinggi, material pada tahap ini bersifat getas. Pada tahap seperti ini material menjadi kaku, sehingga diperlukan beban yang besar untuk membuatnya mulur karena kecil kemungkinan terjadinya deformasi plastis yang lebih besar, sehingga beban mulurnya semakin menurun pula.

(\Users\toshiba\Documents\logam\lab Metalurgi Fisik\Laporan Lengkap\Uji Impak_files\fig3_50.gif)

M.   Defenisi Sifat-sifat Material

Secara garis besar material mempunyai sifat-sifat yang mencirikannya, pada bidang teknik mesin umumnya sifat tersebut dibagi menjadi tiga sifat.

Sifat –sifat itu akan mendasari dalam pemilihan material, sifat tersebut adalah:

·         Sifat mekanik

·         Sifat fisik

·         Sifat teknologi

Dibawah ini akan dijelaskan secara terperinci tentang sifat-sifat material tersebut

1.      Sifat Mekanik

Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Dalam prakteknya pembebanan pada material terbagi dua yaitu beban statik dan beban dinamik. Perbedaan antara keduanya hanya pada fungsi waktu dimana beban statik tidak dipengaruhi oleh fungsi waktu sedangkan beban dinamik dipengaruhi oleh fungsi waktu.

Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan pengujian mekanik. Pengujian mekanik pada dasarnya bersifat merusak (destructive test), dari pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan keadaan dari material tersebut.

Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen. Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal dari jenis, komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya didapatkan pada material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran, kemampuan mesin, kualitas atau jumlah cacat pada material dan ketelitian dalam membuat spesimen. Sifat mekanik tersebut meliputi antara lain: kekuatan tarik, ketangguhan, kelenturan, keuletan, kekerasan, ketahanan aus, kekuatan impak, kekuatan mulur, kekeuatan leleh dan sebagainya.

Sifar-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan:

1.      Tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas.

2.      Regangan yaitu besar deformasi persatuan luas.

3.      Modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material.

4.      Kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau kemampuan material untuk menahan deformasi.

5.      Kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis.

6.      Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula.

7.      Keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah.

8.      Ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan.

9.      Kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan.

2.      Sifat Fisik

Sifat penting yang kedua dalam pemilihan material adalah sifat fisik. Sifat fisik adalah kelakuan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh pembebanan seperti pengaruh pemanasan, pendinginan dan pengaruh arus listrik yang lebih mengarah pada struktur material. Sifat fisik material antara lain : temperatur cair, konduktivitas panas dan panas spesifik.

Struktur material sangat erat hubungannya dengan sifat mekanik. Sifat mekanik dapat diatur dengan serangkaian proses perlakukan fisik. Dengan adanya perlakuan fisik akan membawa penyempurnaan dan pengembangan material bahkan penemuan material baru.

3.      Sifat Teknologi

Selanjutnya sifat yang sangat berperan dalam pemilihan material adalah sifat teknologi yaitu kemampuan material untuk dibentuk atau diproses. Produk dengan kekuatan tinggi dapat dibuat dibuat dengan proses pembentukan, misalnya dengan pengerolan atau penempaan. Produk dengan bentuk yang rumit dapat dibuat dengan proses pengecoran. Sifat-sifat teknologi diantaranya sifat mampu las, sifat mampu cor, sifat mampu mesin dan sifat mampu bentuk. Sifat material terdiri dari sifat mekanik yang merupakan sifat material terhadap pengaruh yang berasal dari luar serta sifat-sifat fisik yang ditentukan oleh komposisi yang dikandung oleh material itu sendiri.

(http://yefrichan.wordpress.com/category/bahan-kuliah/page/15/)