Post on 30-Jan-2016
description
Laporan Praktikum
Material Teknik
Modul A Uji Tarik
oleh :
Nama : Rizqi Arrizal Iman
NIM : 13111134
Kelompok : 10
Anggota (NIM) : Sarita Larasati (13111043)
Perstson Sihombing (13111048)
Angga Alfandi Ahmad (13111067)
Gale Dewo (13111091)
Muhammad Faisal Fachri (13111102)
Candra Alfian (13111110)
Rizqi Arrizal Iman (13111134)
Hanif Satyo Prabowo (13111138)
Tanggal Praktikum : 19 Maret 2013
Tanggal Penyerahan Laporan : 22 Maret 2013
Nama Asisten (NIM) : Tangkas M. Rejeki Siregar
Laboratorium Metalurgi dan Teknik Material
Program Studi Teknik Material
Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara
Institut Teknologi Bandung
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Uji tarik merupakan pengujian mekanik yang paling luas digunakan di industri
karena kemudahannya untuk analisis data yang didapatkan dan memperoleh
informasi mengenai sifat mekanik suatu material. Pada proses pengujian tarik ini,
pembebanan berupa beban uniaksial dengan kecepatan pembebanan yang statis.
Pengujian tarik dapat dilakukan kepada hampir semua material dari logam, keramik
maupun polimer.
1.2.Tujuan Praktikum
1. Mengetahhui standar dan prosedur pengujian tarik dengan baik dan 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 hasil pengujian
BAB II
TEORI DASAR
Uji tarik yang akan dilaksanakan pada praktikum ini sesuai ddengan standar
American Society for Testing and Materials (ASTM). Untuk uji tarik dengan spesimen
logam, sesuai ddengan ASTM E, mengenai panjang gage length 4 kali diameter
spesimen. Spesimen uji berbentuk silinder dengan ukuran sebagai berikut :
Gambar 1.1 Spesimen Uji Tarik
Hasil pengujian tarik adalah kurva antra ∆F dan ∆l. Kemudian akan diubah
menjadi kurva engineering stress-strain, seperti pada gambar dibawah ini :
Gambar 1.2 Kurva Engineering Stress-Strain
Untuk mendapatkan kurva engineering stress-strain dari kurva antara ∆F dan ∆l
adalah dengan persamaan :
S= FA
e=∆ ll0
=l−l0l0
S : Engineering Stress (N/mm2)
P : Beban yang diberikan (Newton)
A0 : Luas penampang (mm2)
e : Strain (tidak bersatuan), dinyatakan dalam persentase
∆l : Perubahan panjang
l : Panjang setelah pembebanan (mm)
l0 : Panjang awal spesimen (mm)
Setelah didapatkan kurva engineering stress-strain, kita ubah menjadi kurva true
stress-strain dengan cara sebgai berikut :
Gambar 1.3 Kurva True Stress-Strain
Sesaat sebelum necking :
σ= PA0
(e+1 )=S(e+1)
ε=ln (e+1 )
Setelah terjadi necking :
σt= PA
εt=lnA0A
Untuk mendapatkan nilai K dan n dari persamaan Flow Stress, maka dari kurva
true stress-strain harus di-logaritma-kan. Persamaan Flow Stress adalah σ=K εn
BAB III
DATA PERCOBAAN
3.1 Data Percobaan
Jenis Mesin Tarik : Tarno Grocki
Beban Skala Penuh : 40000 N
Gage Length Awal : 25 mm
Gage Length Akhir : 36.13 mm
Diameter Awal : 6.25 mm
Diameter Akhir : 4.00 mm
Kecepatan Tarik : 6 mm/menit
Kekerasan Awal : 34 HRA
Kekerasan Akhir : 42.5 HRA
L F Engineering Stress Engineering Strain True Stress True Strain Log Stress Log Strain0,000 652,3 21,27257497 0 21,27257497 0 1,32782015,000 697 22,73077567 0,02 23,18539119 0,019802627 1,3652144 -1,703277186
10,000 987 32,18763612 0,04 33,47514156 0,039220713 1,5247224 -1,40648451415,000 1318 42,99547663 0,06 45,57520523 0,058268908 1,6587286 -1,2345631220,050 1387 45,24711007 0,0802 48,8759283 0,077146209 1,689095 -1,1126854125,050 1441 47,00552856 0,1002 51,71548253 0,095491981 1,7136206 -1,02003309530,050 1948 63,51750712 0,1202 71,15231148 0,113507241 1,852189 -0,94497643335,040 2769 90,30122299 0,14016 102,9578424 0,131168603 2,0126594 -0,88217010540,040 2884 94,05394538 0,16016 109,1176253 0,148557927 2,0378949 -0,8281041745,040 4321 140,9093651 0,18016 166,2955963 0,165650023 2,2208807 -0,78080850150,040 5813 189,5660915 0,20016 227,5096403 0,182454881 2,3569998 -0,73884451355,040 7402 241,3751047 0,22016 294,5162478 0,198981998 2,4691093 -0,70118621360,040 9929 323,8063327 0,24016 401,5716616 0,215240404 2,6037631 -0,66707620265,030 13642 444,9013235 0,26012 560,6290558 0,231206955 2,7486756 -0,63599910770,030 8576 279,6743173 0,28012 358,0166871 0,246953824 2,5539033 -0,60738424575,030 8296 270,5391188 0,30012 351,7333191 0,262456568 2,5462135 -0,58094255580,030 9511 310,1678673 0,32012 409,458805 0,277722642 2,6122102 -0,55638871385,030 10745 350,3970514 0,34012 469,5740966 0,292759162 2,6717041 -0,53348950490,020 11388 371,3694086 0,36008 505,0921053 0,307543522 2,7033706 -0,51209341795,020 11750 383,1851231 0,38008 528,8261247 0,322141469 2,7233129 -0,491953366100,020 12905 420,862456 0,40008 589,2411074 0,336529378 2,770293 -0,472977017105,020 13094 427,0169208 0,42008 428,3866614 0,003396175 2,6318359 -2,469009995110,020 13173 429,5902161 0,44008 440,8025401 0,025958863 2,6442441 -1,585714325115,020 13493 440,0120623 0,46008 452,9634842 0,029202984 2,6560632 -1,534572766120,010 13830 451,0129 0,48004 468,8436621 0,038967039 2,671028 -1,409302589125,010 14578 475,4163176 0,50004 494,2118671 0,038967039 2,6939132 -1,409302589130,010 14779 481,9782208 0,52004 510,9872533 0,058639329 2,7084101 -1,231811007135,010 15159 494,3514827 0,54004 525,8363775 0,061936939 2,7208506 -1,208050261140,010 15634 509,8555872 0,56004 547,7376488 0,071862518 2,7385726 -1,14349757145,010 15311 499,3265204 0,58004 538,2099039 0,075182021 2,7309517 -1,123886006150,000 14734 480,498576 0,6 521,3743229 0,081837601 2,7171496 -1,087047111155,000 15465 504,3444463 0,62 550,9153962 0,088515403 2,7410849 -1,052981147160,000 15679 511,3137879 0,64 567,986681 0,105308113 2,7543382 -0,977538168165,000 15358 500,8490534 0,66 562,0343623 0,115451838 2,7497629 -0,937599151170,000 15129 493,3650528 0,68 563,140401 0,132473217 2,7506167 -0,877871918175,050 15484 504,9448819 0,7002 580,3191468 0,139322539 2,7636669 -0,855978621180,050 15322 499,6696264 0,7202 590,3469121 0,16695683 2,7711073 -0,777395811185,050 15700 512 0,7402 615,5740228 0,18442419 2,7892803 -0,734182116190,040 15286 498,4901994 0,76016 667,7734366 0,292558632 2,8246291 -0,533787083195,040 15125 493,2578321 0,78016 660,7641999 0,292558632 2,8200465 -0,533787083200,040 14218 463,6649355 0,80016 621,121795 0,292558632 2,7931768 -0,533787083205,040 13211 430,8339755 0,82016 885,3133243 0,720412425 2,947097 -0,142418806210,040 12705 414,321997 0,84016 883,5080033 0,75745052 2,9462105 -0,120645732215,040 11086 361,5265539 0,86016 882,6331881 0,892767817 2,9457803 -0,049261474
3.2
Pengolahan Data
Dari data percobaan hasil pengujian tarik yang diperoleh, dapat dicari besaran-
besaran mekanik material antara lain :
1. Fracture Strength (σf )
Dari kurva stress-strain diperoleh nilai σf = 361.5 MPa
-2.46900999513802
-1.53457276599733
-1.40930258902921
-1.20805026067236
-1.12388600583285
-1.05298114704366
-0.937599150569554
-0.85597862084602
-0.734182116144113
-0.533787083144814
-0.142418805721428
-0.04926147377593452.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
f(x) = 0.0121500375952194 x + 2.61549590981816
Log True Stress-Strain
Log True Stress-StrainLinear (Log True Stress-Strain)
00.04
0.0802000000000008
0.120200000000001
0.16016
0.20016
0.24016
0.28012
0.32012
0.36008
0.40008
0.44008
0.48004
0.52004
0.56004 0.60.64
0.68
0.7202
0.76016
0.80016
0.840160
100
200
300
400
500
600
Engineering Stress-Strain
Engineering Stress-Strain
0
0.0771462091766544
0.148557926641145
0.215240403551064
0.277722641557208
0.336529377845765
0.0389670394296486
0.0718625178477005
0.105308113306621
0.166956829707371
0.2925586321854310
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
True Stress-True Strain
True Stress-True Strain
2. Tensile strength (σut)
Dari kurva stress-strain diperoleh nilai σut = 512 MPa
3. Yield strength (σy)
Dari kurva stress-strain diperoleh nilai σy = 279.67 MPa
4. Modulus Elastisitas (E)
Dari perbesaran kurva engineering stress-strain pada daerah deformasi
elastis di atas dapat diperoleh nilai :
E = ΔσΔe
= 444−940.26−0.16
=3500.1
=350GPa
5. Fracture Elongation (ef)
Dari kurva engineering stress-strain dapat dilihat nilai elongation ef = 0.84%
6. Reduction of Area (qf)
q f=Ao−A fAo
=d02−d f
2
d o2 =6.25
2−42
6.252x 100%=59%
7. Strength coefficient (K)
Dari kurva log true stress-strain diperoleh nilai c = 2.6155, nilai strength
coeffiecient-nya
c=logK−→K=10c=102.6155=412.57MPa
8. Strain hardening coefficient (n)
Dari kurva log true stress-strain diperoleh nilai m = 0.0122, nilai strain
hardening coefficient-nya n = 0.0122
BAB IV
ANALISIS DATA
4.1 Analisis Fenomena dan Data Hasil Percobaan
Fenomena yang terjadi dalam uji tarik secara teoritis, ada 6, yaitu deformasi,
reduced area, fracture, necking, strain hardening, dan luders band. Fenomena yang
paling mudah diamati pada pengujian tarik yang dilakukan dalam praktikum adalah
deformasi, reduced area, necking dan fracture. Deformasi terjadi ketika spesimen
ditarik, terjadi pertambahan panjang. Secara teori deformasi terbagi menjadi dua,
yaitu deformasi elastis dan plastis. Selama pengamatan, parameter deformasi
elastis dan deformasi plastis adalah pengecilan diameter, dimana deformasi
sebelum pengecilan diamter adalah deformasi elasits dan setelah pengecilan
diameter adalah deformasi plastis. Reduced area pada pengujian dapat diamati
dengan cara menjepit spesimen dengan jangka sorong. Pada percobaan, diketahui
bahwa terjadi perubahan diameter beberapa saat setelah uji tarik dimulai. Necking
dapat diamati ketika pengujian tarik, bagian terlemah dari spesimen akan mengalami
deformasi lokal, dan terjadi pengecilan area setempat. Dari pengujian tarik yang
dilakukan, letak terjadinya necking tidak harus di tengah-tengah spesimen.fracture
terjadi setelah necking dan material tidak mampu lagi menahan beban. Patah
sewaktu pengujian terjadi cukup tiba-tiba. Strain hardening dapat diamati dengan
cara mengukur kekerasan awal dan kekerasan akhir. Dari data pengujian didapat
adanya peningkatan kekerasan. Hal ini menunjukkan adanya strain hardening pada
spesimen. Luders band dapat diamati dari data yang didapat, dimana setelah
mencapai tegangan sebesar 444 MPa di 0,26 persen regangan, tegangan turun
menjadi 270 MPa di 0,3 persen regangan dan kemudian naik lagi menuju tegangan
tarik ultimate. Hal ini mengindikasikan adanya luders band.
4.2 Analisis Nilai Besaran-Besaran Mekanik
Dari pengolahan data di bab tiga diperoleh nilai besaran-besaran mekanik sebagai
berikut :
σf = 361.5 MPa
σut = 512 MPa
σy = 279.67 MPa
E = 350 GPa
ef = 0.84 %
qf = 59 %
K = 412.57 MPa
n = 0.0122
Sifat mekanik ST37 menurut literatur :
Tensile Strength = 360 – 470 MPa
Yield strength = 250 MPa
Modulus elastisitas = 207 GPa
Koefisien strain hardening = 0.26
Koefisien kekuatan = 530 MPa
Keuletan : % reduksi penampang = 66 %, % penambahan panjang = 36.1 %
E ST37 = E baja = 86.6 GPa
Nilai-nilai besaran mekanik yang diperoleh dari pengujian tarik banyak yang
berbeda dengan literatur. Hal ini disebabkan oleh dua faktor utama yaitu human
error dan ketidaktelitian alat.
Human error yang terjadi secara umum adalah tidak diikutinya prosedur dengan
100% tepat. Ada beberapa prosedur yang dilewati pada saat praktikum. Selain itu,
pada saat pengujian, saat praktikan menggunakan jangka sorong pada spesimen
untuk melihat perubahan diameter, ada kesalahan dimana titik yang diukur ternyata
bukan titik terjadinya necking. Banyak juga kesalahan pembacaan skala gaya saat
praktikum karena praktikan merasa terburu-buru.
Ketidaktelitian alat terjadi pada percobaan berupa penggunaan jangka sorong
yang tidak semestinya, jangka sorong tidak dijepit, melainkan hanya ditempelkan
ujungnya saja, hal ini memperbesar ketidaktelitian jangka sorong, dan
memungkinkan adanya kesalahan pengukuran. Tidak digunakannya ekstensometer
juga mempengaruhi hasil data yang didapat karena menjadi kurang akurat. Skala
gaya pada alat pengujian tarik juga berbentuk analog yang ditunjukan dengan jarum
yang memungkinkan adanya kesalahan pembacaan pada saat pengujian.
4.3 Tugas Setelah Praktikum
1. Dari kurva yang anda dapatkan antara F vs ΔL, buat berturut-turut kurva
tegangan engineering vs regangan engineering, tegangan sebenarnya vs
regangan sebenarnya serta logaritma tegangan sebenarnya vs logaritma
regangan sebenarnya !
(Pembahasan ada di Bab 3)
2. Hitung besaran-besaran sifat mekaniknya!
Ada di bab 3
3. Fenomena-fenomena apa saja yang terjadi dalam pengujian tarik ini?
Ada 6 fenomena, yaitu deformasi, reduced area, necking, fracture, strain
hardening, dan luders band.
1. Deformasi
Deformasi terbagi menjadi dua yaitu deformasi plastis dan
elastis.deformasi plastis adalah deformasi dimana tegangan dan regangannya
proporsional dan bersifat non permanen (Callister edisi 7 hal 137). Sedangkan
deformasi plastis adalah deformasi dimana tegangan dan regangan tidak lagi
proporsional, dan deformasi bersifat permanen, non-recoverable (Callister Ed
7 Hal 143)
2. Reduced Area
Reduced area adalah fenomena pengecilan luas penampang pada saat
mengalami deformasi plastis. Reduced area digunakan sebagai salah satu
parameter keuletan suatu material
3. Necking
Necking terjadi ketika spesimen mencapai ultimate tensile strength, yang
ditunjukkan dengan adanya pengecilan diameter di daerah kecil dari
spesimen (pengecilan setempat).
4. Fracture
Fracture dibagi dua berdasarkan materialnya, yaitu patah ulet dan patah
getas.
Patah ulet terjadi setelah necking, dimana setelah necking, akan
terbentuk lubang lubang didalam spesimen, lalu lubang-lubang tersebut
membesar sehingga membentuk gabungan lubang lubang yang kemudian
membuat spesimen tidak mampu lagi menahan beban yang diberikan lalu
patah. Fenomena ini disebut cup and cone fracture (Callister Ed 7 Halaman
210).
Patah getas terjadi tanpa adanya deformasi yang terlihat dan terjadi
dengan penyebaran retak yang cepat. Penyebaran retakan arahnay hampir
tegak lurus dengan arah tegangan yang diberikan dan menghasilkan patahan
yang relatif rata.
5. Strain Hardening
Strain hardening adalah fenomena dimana material getas menjadi lebih
keras dan kuat setelah material mengalami deformasi plastis. Strain
hardening terjadi karena adanya pergerakan dislokasi yang menciptakan
interaksi “dislocation strain field” yang membuat jarak antar dislokasi semakin
kecil, dan meningkatkan gaya tarik atomnya menguat. (Callister Ed 7 Hal
192)
6. Luders Band
Luders band adalah fenomena pada baja karbon rendah yang di
annealed berupa fenomena yield point yang terlokalisasi dan menjalar.
Dimana setelah mencapai yield point seperti material pada umumnya,
tegangan kemudian turun dan berfluktuasi pada suatu nilai beban yang relatif
konstan, dan berbentuk seperti pita, kemudian tegangan kembali naik seperti
material pada umumnya.
4. Apakah yang dimaksud dengan Luders Band? Jelaskan dengan gambar!
Luders band adalah fenomena pada
baja karbon rendah yang di annealed
berupa fenomena yield point yang
terlokalisasi dan menjalar. Dimana setelah
mencapai yield point seperti material pada
umumnya, tegangan kemudian turun dan
berfluktuasi pada suatu nilai beban yang
relatif konstan, dan berbentuk seperti pita, kemudian tegangan kembali naik
seperti material pada umumnya.
5. Apakah kegunaan kita menentukan gage length? Apa alasannya gage length tersebut disebut dibuat dengan syarat L/d = 3-5 ?
Kita menentukan gage length sebagai referensi untuk menghitung persen elongasi, karena dengan mengetahui gage length, nantinya kita bisa membandingkan panjang akhir dengan panjang awal(gage length). L/d = 3=5 itu
agar sesuai dengan standar ASTM E8 dan untuk menjaga agar tidak ada patahan yang terjadi diluar gage length atau patah diujung ujung spesimen.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Standar dan prosedur pengujian tarik sudah diatur dalam ASTM E8 yang
menjelaskan tentang pengujian tarik, lingkup, metode, standar spesimen, dan
besaran-besaran sifat mekanik uji tarik.
Besaran sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian tarik ini adalah sebagai
berikut:
Fracture Strength (σf) = 361.5 MPa
Ultimate Strength (σut) = 512 MPa
Yield Strength (σy) = 279.67 MPa
Modulus of elasticity (E) = 350 GPa
Elongation (ef) = 0.84 %
Reduction of Area (qf) = 59 %
Strength Coefficient (K) = 412.57 MPa
Strain Hardening Coefficient (n) = 0.0122
5.2 Saran
Saat praktikum sebaiknya semua prosedur dijalankan dengan sempurna, seperti
menggunakan ekstensometer dan pengukuran kekerasan awal tidak menggunakan
referensi buku.
BAB V
DAFTAR PUSTAKA
Callister, William D. “Materials and Science Engineering An Introduction”, 7th Edition.
John Wiley &Sons, inc. 2003
Davis, H.E. et al. “The Testing of Engineering Materials”, 4th Edition, McGraw-Hill Book
Co. 1982.
Dieter, G.E. “Mechanical Metalurgy”, SI Metric Edition, McGraw-Hill Book Co. 1988.
http://www.astm.org/standards/e8.htm
BAB VII
LAMPIRAN
Tugas Tambahan
1. Berapa besar kadar karbon dalam low carbon steel, medium carbon steel, dan high
carbon steel? a. Low Carbon Steel : ~0.25% b. Medium Carbon Steel : 0.25% - 0.55% c.
High Carbon Steel : > 0.55%
2. Sebutkan empat kriteria menentukan yield point atau yield strength?
a. Elastic Limit : Melakukan pengujian berulang kali dengan intensitas gaya meningkat
jika belum mengalami deformasi permanen (plastis). Titik dimana suatu material telah
mengalami deformasi permanen merupakan yield strength suatu material.
b. True Elastic Limit : Mengamati dislokasi dalam skala atom pada material tersebut. c.
Proportional Limit : Nilai tegangan tertinggi yang berada pada ggaris linier kurva. d. Offset
: Dengan cara menggeser garis linier pada kurva stress-strain sejauh 0.2% ke arah
sumbu x positif. Titik temu antara garis offset degan kurva adalah yield strength.
3. Berapa sudut yang terjadi pada patahan material ductile dan material brittle? Ductile =
45derajat terhadap sumbu x (karena adanya necking) Brittle = 0derajat terhadap sumbu x
(karena tidak ada deformasi plastis)
4. Perbedaan reduction of area dan elongation?
Reduction of area adalah perubahan luas dibagi luas awal, sedangkan Elongation adalah
perubahan panjang dibagi panjang awal.
5. Perbedaan patahan getas dan ulet?
Patah getas : Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi, Bentuk
patahan bisa dikatakan hampir halus. Patah ulet : Mengalami deformasi plastis dan
necking sehingga bentuk patahannya agak kasar dengan kemiringan 45