5. Laporan Akhir (Tensile) Brian

8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian

1/34

IV. DATA, PERHITUNGAN & GRAFIK

IV.1 Tabel Data

IV.1.1 Tabel Data Tembaga (Cu)

do (diameter awal) = 11 mm;df (diameter akhir) = 7 mm;

Lo (panjang awal) = 50 mm;

Lf (panjang akhir) = 66 mm;

Ao (luas penampang awal) = 94,98 mm2

Af (luas penampang akhir) = 38,46 mm2

Tabel Data Pengujian Tarik Spesimen Cu

Culo= 50 mm

Ao= 94,98 mm2

P

(kg) dL (mm)

(Mpa) t t (Mpa)

0 0 0 0 0 0

17500,25 0,005

187,41

90,2231

4

188,35572

8

22500,5 0,01

240,96

70,4054

7

243,37648

4

23000,75 0,015

246,32

20,5596

2

250,01645

9

23501 0,02

251,67

60,6931

5

256,70998

1

23601,25 0,025

252,74

70,8109

3

259,06610

1

23751,5 0,03

254,35

40,9162

9

261,98447

7

24001,75 0,035

257,03

1 1,0116266,02736

5

2425 2 0,04

259,70

9 1,09861 270,097027

24302,25 0,045

260,24

41,1786

5

271,95514

9

24402,5 0,05

261,31

51,2527

6

274,38088

1

24502,75 0,055

262,38

61,3217

6

276,81732

3

24703 0,06

264,52

81,3862

9

280,39969

7

24753,25 0,065

265,06

31,4469

2

282,29262

5

2480 3,5 0,07 265,59 1,50408

284,19090

8

24


2/34

9

24953,75 0,075

267,20

51,5581

4

287,24583

2

25004 0,08

267,74

11,6094

4

289,16017

9

25104,25 0,085

268,812

1,6582

3

291,66087

9

25154,5 0,09

269,34

71,7047

5

293,58861

4

25204,75 0,095

269,88

3 1,7492295,52170

3

25255 0,1

270,41

81,7917

6

297,46014

7

25305,25 0,105

270,95

41,8325

8

299,40394

6

25405,5 0,11

272,02

5 1,8718

301,94748

5

25455,75 0,115 272,56

1,9095

4

303,90467

1

25506 0,12

273,09

61,9459

1

305,86721

2

25526,25 0,125 273,31 1,981

307,47365

7

25556,5 0,13

273,63

1 2,0149309,20326

4

25576,75 0,135

273,84

52,0476

9

310,81452

8

2559 7 0,14 274,06

2,0794

4

312,42793

5

25607,25 0,145

274,16

72,1102

1

313,92085

8

25577,5 0,15

273,84

52,1400

7

314,92220

9

25537,75 0,155

273,41

72,1690

5

315,79665

1

25508 0,16

273,09

62,1972

2

316,79104

1

25488,25 0,165

272,88

22,2246

2

317,90698

5

25478,5 0,17

272,77

42,2512

9 319,14609

25468,75 0,175

272,66

72,2772

7

320,38412

4

25459 0,18 272,56

2,3025

9

321,62108

7

25449,25 0,185

272,45

32,3272

8

322,85697

9

25439,5 0,19

272,34

62,3513

8 324,0918

25429,75 0,195

272,23

9

2,3749

1 325,325552540 10 0,2 272,02 2,3979 326,42971

25


3/34

5 4

254810,25 0,205

272,88

22,4203

7

328,82224

6

254710,5 0,21

272,77

42,4423

5

330,05706

7

254610,75 0,215

272,667

2,4638

5

331,29081

7

253511 0,22

271,48

92,4849

1

331,21692

1

253311,25 0,225

271,27

52,5055

3

332,31198

1

253011,5 0,23

270,95

42,5257

3

333,27317

1

252711,75 0,235

270,63

32,5455

3

334,23114

8

252512 0,24

270,41

8

2,5649

5

335,31871

2

251512,25 0,245

269,34

7 2,584335,33745

3

249512,5 0,25

267,20

52,6026

9

334,00678

1

248012,75 0,255

265,59

92,6210

4

333,32671

9

247513 0,26

265,06

32,6390

6

333,98000

7

245013,25 0,265

262,38

62,6567

6

331,91840

2

242513,5 0,27

259,709

2,6741

5

329,83002

3

237513,75 0,275

254,35

42,6912

4

324,30117

3

235014 0,28

251,67

62,7080

5

322,14585

9

230014,25 0,285

246,32

22,7245

8 316,5233

225014,5 0,29

240,96

72,7408

4

310,84719

3

2200 14,75 0,295

235,61

22,7568

4

305,11753

7

210015 0,3

224,90

22,7725

9 292,37307

195015,25 0,305

208,83

82,7880

9

272,53346

9

Gambar Specimen Pengujian Tarik Cu :

26


4/34

IV.1.2 Tabel Data Alumunium (Al)

do (diameter awal) = 10 mm;

df (diameter akhir) = 6,75 mm;





Tabel Data Pengujian Tarik Spesimen Al

Al

lo= 50 mm

Ao= 78,50 mm2

P

(kg) dL (mm)

(Mpa) t

t(Mpa)

0 0 0 0 0 0

840 0,25 0,005

89,960

90,00498

8 90,4107

940 0,5 0,01

100,67

1 0,00995 101,677

1000 0,75 0,015

107,09

60,01488

9 108,703

1040 1 0,02 111,380,01980

3 113,608

1080 1,25 0,025

115,66

40,02469

3 118,556

1120 1,5 0,03

119,94

8

0,02955

9 123,5461160 1,75 0,035 124,23 0,03440 128,58

24


5/34

2 1

1200 2 0,04

128,51

60,03922

1 133,656

1240 2,25 0,045

132,79

90,04401

7 138,775

1280 2,5 0,05137,08

3 0,04879 143,938

1310 2,75 0,055

140,29

60,05354

1 148,013

1340 3 0,06

143,50

90,05826

9 152,12

1365 3,25 0,065

146,18

70,06297

5 155,689

1390 3,5 0,07

148,86

40,06765

9 159,284

1415 3,75 0,075

151,54

1

0,07232

1 162,907

1440 4 0,08

154,21

90,07696

1 166,556

1455 4,25 0,085

155,82

5 0,08158 169,07

1470 4,5 0,09

157,43

20,08617

8 171,601

1485 4,75 0,095

159,03

80,09075

4 174,147

1500 5 0,1

160,64

5 0,09531 176,709

1510 5,25 0,105161,71

60,09984

5 178,696

1520 5,5 0,11

162,78

6 0,10436 180,693

1530 5,75 0,115

163,85

70,10885

4 182,701

1540 6 0,12

164,92

80,11332

9 184,72

1545 6,25 0,125

165,46

40,11778

3 186,147

1550 6,5 0,13

165,99

90,12221

8 187,579

1555 6,75 0,135

166,53

50,12663

3 189,017

1560 7 0,14 167,070,13102

8 190,46

1565 7,25 0,145

167,60

60,13540

5 191,909

1570 7,5 0,15

168,14

10,13976

2 193,362

1573 7,75 0,155

168,46

3 0,1441 194,574

1575 8 0,16168,67

7 0,14842 195,665

25


6/34

1577 8,25 0,165

168,89

10,15272

1 196,758

1578 8,5 0,17

168,99

80,15700

4 197,728

1580 8,75 0,175

169,21

2

0,16126

8 198,824

1578 9 0,18

168,99

80,16551

4 199,418

1570 9,25 0,185

168,14

10,16974

3 199,247

1560 9,5 0,19 167,070,17395

3 198,814

1550 9,75 0,195

165,99

90,17814

6 198,369

1540 10 0,2

164,92

80,18232

2 197,914

1500 10,25 0,205

160,64

5 0,18648 193,577

1480 10,5 0,21

158,50

3 0,19062 191,788

1460 10,75 0,215

156,36

10,19474

4 189,978

1440 11 0,22

154,21

90,19885

1 188,147

1400 11,25 0,225

149,93

50,20294

1 183,67

1360 11,5 0,23

145,65

1

0,20701

4 179,151

1300 11,75 0,235

139,22

50,21107

1 171,943

1260 12 0,24

134,94

10,21511

1 167,327

1180 12,25 0,245

126,37

40,21913

6 157,335

1080 12,5 0,25

115,66

40,22314

4 144,58

Gambar Specimen Pengujian Tarik Al :

26


7/34

IV.1.3 Tabel Data Baja (Fe)

do (diameter awal) = 10,5 mm;

df (diameter akhir) = 6,30 mm;





Tabel Data Pengujian Tarik Spesimen Fe

Fe

lo= 50 mm

Ao=

86,54

mm2

P

(kg)

dL

(mm)

(Mpa) t t (Mpa)

0 0 0 0 0 0

2500 0,25 0,005

267,74

1 0,005269,079611

3

3500 0,5 0,01

374,83

7 0,01378,585642

1

3760 0,75 0,015

402,68

2 0,015408,722558

6

3700 1 0,02

396,25

7 0,02404,181672

8

3700 1,25 0,025

396,25

7 0,025406,162955

5

3700 1,5 0,03396,257 0,03

408,1442382

24


8/34

3720 1,75 0,035

398,39

8 0,034412,342415

7

3740 2 0,04 400,54 0,039416,562012

4

3750 2,25 0,045

401,61

1 0,044419,683871

3

3750 2,5 0,05

401,61

1 0,049421,691928

1

3760 2,75 0,055

402,68

2 0,054424,829851

6

3770 3 0,06

403,75

3 0,058427,978484

6

3780 3,25 0,065

404,82

4 0,063431,137827

3

3790 3,5 0,07

405,89

5 0,068434,307879

7

3795 3,75 0,075

406,43

1 0,072 436,9129987

4000 4 0,08

428,38

5 0,077462,656286

9

4025 4,25 0,085

431,06

3 0,082 467,703203

4050 4,5 0,09 433,74 0,086472,776893

1

4075 4,75 0,095

436,41

8 0,091477,877357

4

4100 5 0,1

439,09

5 0,095483,004595

8

4150 5,25 0,105 444,45 0,1491,117145

2

4200 5,5 0,11

449,80

5 0,104499,283242

9

4250 5,75 0,115 455,16 0,109507,502888

7

4300 6 0,12

460,51

4 0,113515,776082

8

4350 6,25 0,125

465,86

9 0,118 524,102825

4375 6,5 0,13

468,54

7 0,122

529,457643

1

4425 6,75 0,135

473,90

1 0,127537,878094

6

4450 7 0,14

476,57

9 0,131 543,299848

4460 7,25 0,145 477,65 0,135546,908995

4

4470 7,5 0,15

478,72

1 0,14550,528852

5

4490 7,75 0,155

480,86

3 0,144555,396382

1

4510 8 0,16

483,00

5 0,148 560,2853311

25


9/34

4530 8,25 0,165

485,14

7 0,153565,195699

3

4560 8,5 0,17

488,35

9 0,157571,380514

3

4580 8,75 0,175

490,50

1 0,161

576,339075

9

4600 9 0,18

492,64

3 0,166581,319056

7

4615 9,25 0,185 494,25 0,17585,685910

9

4630 9,5 0,19

495,85

6 0,174590,068829

6

4640 9,75 0,195

496,92

7 0,178593,827911

9

4650 10 0,2

497,99

8 0,182597,597703

9

4660 10,25 0,205

499,06

9 0,186 601,3782055

4670 10,5 0,21 500,14 0,191605,169416

7

4680 10,75 0,215

501,21

1 0,195608,971337

6

4700 11 0,22

503,35

3 0,199614,090543

7

4710 11,25 0,225

504,42

4 0,203617,919238

7

4715 11,5 0,23

504,95

9 0,207621,100000

7

4720 11,75 0,235

505,49

5 0,211624,286117

4

4730 12 0,24

506,56

6 0,215628,141586

5

4731 12,25 0,245

506,67

3 0,219630,807750

5

4733 12,5 0,25

506,88

7 0,223633,608855

8

4734 12,75 0,255

506,99

4 0,227636,277697

2

4735 13 0,26

507,10

1 0,231 638,9476095

4736 13,25 0,265

507,20

8 0,235641,618592

8

4737 13,5 0,27

507,31

5 0,239 644,290647

4736 13,75 0,275

507,20

8 0,243646,690676

5

473514 0,28

507,10

1 0,247 649,089635

473014,25 0,285

506,56

6 0,251650,937047

3

470014,5 0,29

503,35

3 0,255 649,325247

26


10/34

467514,75 0,295

500,67

5 0,259648,374766

8

465015 0,3

497,99

8 0,262647,397512

5

4600

15,25 0,305

492,64

3 0,266

642,899465

3

450015,5 0,31

481,93

4 0,27631,333058

1

440015,75 0,315

471,22

4 0,274619,659554

6

435016 0,32

465,86

9 0,278614,947314

6

420016,25 0,325

449,80

5 0,281595,991258

4

410016,5 0,33

439,09

5 0,285583,996465

8

400016,75 0,335

428,385 0,289

571,8945768

Gambar Specimen Pengujian Tarik Fe:

IV.2. Contoh PerhitunganSpesimen Cu :

Pengukuran awal spesimen Cu diperoleh data:

Diameter benda uji : - awal, do = 11 mm

- akhir, df = 7 mm

Luas area : - awal, Ao = 94,98 mm2

- akhir, Af = 38,46 mm2

Panjang ukur : - awal, lo = 50 mm- akhir, lf = 66 mm

27


11/34

Perhitungan:

Regangan Rekayasa ()Regangan rekayasa () = dl / lo

= 2 mm / 50mm= 0,04

Tegangan Rekayasa ()Tegangan rekayasa () = P / Ao

= 2300 kg / 94,98 mm2

= 24,215 kg/mm2

= 246,322 Mpa

Regangan Sesungguhnya (T)

Regangan sungguhan(T) = ln (1 + )

= ln (1 + 0,04)

= 0,0392

Tegangan Sesungguhnya (T)

Tegangan sungguhan (T ) = (1 + )

= 246,322Mpa (1+ 0.04)

= 256,175MPa

Ultimate Tensile Strength (UTS)Pmax = 25.600 Newton

A0 = 94,98 mm2

A0 = 0,0009498 m2

MPaA

PUTS 530,269

0009498,0

25600

0

max ===

%Elongasi Perhitungan pengukuran data spesimen

l0 = 50 mm

lf = 66 mm

%100%0

0x

l

llElongasi

f

=

24


12/34

%32%10050

5066% =

= xElongasi

Perhitungan data grafik Shimadzu

l0 = 50 mm

lf = l0 + dL = 50 mm + 11 mm = 66 mm

%100%0

0x

l

llElongasi

f

=

%32%10050

5066% =

= xElongasi

%Reduksi Luas PenampangA0 = 94,98 mm2

Af = 38,46 mm2

%100Re%0

0x

A

AAduksi

f

=

%50,59%10098,94

46,3898,94Re% =

= xduksi

Modulus Elastisitas = 187,41 MPa

= 0,005

GPaMPa

E 482,37005,0

41,187==

=

Spesimen Al:

Pengukuran awal spesimen Al diperoleh data:

Diameter benda uji : - awal, do = 10 mm

- akhir, di = 6,75 mm


- akhir, Af = 35,77 mm2

24


13/34

Panjang ukur : - awal, lo = 50 mm

- akhir, lf = 55 mm

Perhitungan: Regangan Rekayasa ()Regangan rekayasa () = dl / lo

= 2 mm / 50mm

= 0,040


= 1000 kg / 78,5 mm2

= 12,738 kg/mm2

= 107,09 Mpa



= ln (1 + 0,04)

= 0,0392



= 107,09 Mpa (1+ 0,040)

= 149,93 MPa


A0 = 78,50 mm2

A0 = 0,00007850 m2

MPaA

PUTS 3,201

00007850,0

800.15

0

max ===


l0 = 50 mm

lf = 55 mm

25


14/34

%100%0

0x

l

llElongasi

f

=

%10%100505055% =

= xElongasi


l0 = 50 mm

lf = l0 + dL = 50 mm + 5 mm = 55 mm

%100%0

0x

l

llElongasi

f

=

%10%10050

5055% =

= xElongasi


Af = 35,77 mm2

%100Re%0

0x

A

AAduksi

f

=

%43,54%10050,78

77,3550,78Re% =

= xduksi


= 0,005

GPaMPa

E 99,17005,0

960,89==

=

Spesimen Fe :

Pengukuran awal spesimen Al diperoleh data:

Diameter benda uji : - awal, do = 10,5 mm

24


15/34

- akhir, di = 6,30 mm


- akhir, Af = 31,15 mm2

Panjang ukur : - awal, lo = 50 mm- akhir, lf = 67 mm

Perhitungan:

Regangan Rekayasa ()Regangan rekayasa () = dl / lo

= 2mm / 50mm

= 0,04


= 3500 kg / 86,54 mm2

= 40,44 kg/mm2

= 374,837 Mpa



= ln (1 + 0,04)

= 0,0392



= 374,837 Mpa (1+ 0,04)

= 389,83 MPa


A0 = 86,54 mm2

A0 = 0,00008654 m2

MPaA

PUTS 37,547

00008654,0

370.47

0

max ===


25


16/34

l0 = 50 mm

lf = 67 mm

%100%0

0x

l

llElongasi

f

=

%34%10050

5067% =

= xElongasi


l0 = 50 mm

lf = l0 + dL = 50 mm + 17 mm = 67 mm

%100%0

0x

l

llElongasi

f

=

%34%10050

5067% =

= xElongasi


Af = 31,15 mm2

%100Re%0

0x

A

AAduksi

f

=

%01,64%10054,86

15,3154,86Re% =

= xduksi


= 0,005

GPaMPa

E 548,53005,0

74,267==

=

25


17/34

IV. Grafik

IV.3.1.Grafik P (Beban) vs dL (Elongasi)

IV.3.2.Grafik (Engineering Stress) vs (Engineering

Strain)

IV.3.3.Grafik T (True Stress) vs T (True Strain)

V. Pembahasan

V.1. Prinsip Pengujian

Pengujian tarik dilakukan dengan tujuan untuk

mengetahui respon mekanik material terhadap pembebanan

uniaksial. Pada praktikum kali ini yang akan diuji tarik adalah

material Fe, Cu, dan Al. Pengujian ini dilakukan dengan

menggunakan Universal testing machine (Servopulser Shimadzu

kapasitas 30 ton). Prinsip pengujian tarik pada praktikum kali ini

adalah sampel uji tarik diberikan pembebanan uni-aksial, dimana

akan terjadi penambahan panjang dari sampel sampai akhirnya

material yang ditarik putus. Disini kontak dengan mesin uji tarik

dilakukan oleh operator, dimana praktikan memperhatikan dan

mencoba memahami pengujian tarik ini.

Pada praktikum kali ini sampel telah disiapkan oleh asisten,

sehingga praktikan tidak mempersiapkan pembuatan sampel.

Sebelum melakukan pengujian, dilakukan pengukuran diameter

awal (do) dari sampel uji, dan terlebih dahulu diukur gauge length

sepanjang 50mm yang ditandai oleh tipex agar nantinya dapat

diketahui pertambahan panjang yang terjadi setelah material

25


18/34

ditarik. Output dari mesin ini adalah sebuah kurva perbandingan

beban yang diberikan (applied load) dan pertambahan panjang

(elongation) dari ketiga sampel hingga pada titik terjadinya

perpatahan. Dari kurva inilah akan diketahui informasi tentang nilaikekuatan tarik sampel yang diuji. Standar pengujian ini adalah

ASTM E8.

Dengan sifat mekanik yang tidak sama, maka patahan

yang terjadi dari pengujian tarik dari logam satu dengan logam

lainnya juga akan berbeda-beda. Dengan mengamati karakteristik

perpatahan yang terjadi, maka dapat ditentukan jenis perpatahan

yang terjadi, apakah ulet atau getas.

V.2. Analisa Grafik

V.2.1. Analisa Grafik P vs dL

Pada grafik P vs dl, kita bisa melihat hubungan antara beban

yang diberikan dengan perubahan panjang. Dari grafik, terlihat

bahwa beban luluh tertinggi adalah Fe (3760kg), Cu (2250kg), Al

(840kg). Sedangkan untuk beban maksimal tertinggi adalah Fe

(4737kg), Cu (2560kg), Al (1580kg) dan beban putus Fe (4000 kg),

Cu (1950kg), Al (1080 kg). Untuk pertambahan panjang (elongasi),

yang tertinggi adalah Fe (34%), Cu (32%), Al (10%).

Maka dari grafik kita dapat melihat bahwa yang memiliki

ketahanan paling baik terhadap pembebanan uniaksial ini adalah

Fe, karena Fe memiliki ketangguhan yang paling baik (Fe paling

tangguh diantara ke 3 sampel). Dibuktikan dengan luasnya daerah

deformasi plastis yang terjadi. Sampel Fe pun menunjukan

kemampuan deformasi plastis yang baik diantar Al dan Cu, maka

logam ini memiliki karaktersitik yang ulet.

Hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa

material yang memiliki struktur FCC (Cu & Al) mempunyai keuletan

lebih tinggi dari BCC (Fe) pada literatur juga disebutkan bahwa Al

mempunyai keuletan yang paling tinggi diantara Cu dan Fe.

Penyimpangan hasil pengujian ini kemungkinan disebabkan karena

25


19/34

adanya cacat- cacat mikro pada spesimen Al dan Cu akibat

perlakuan atau pengerjaan sebelumnya yang diterima sebelum

dilakukan uji tarik, sehingga ketika ditarik spesimen tersebut

menjadi lebih cepat putus, sehingga % elongasinya pun menjadilebih kecil,

V.2.2. Analisa Grafik vs

Pada Grafik vs. menunjukan hubungan antara engineering

stress () dan engineering strain ( ). Grafik ini menggunakan luas

area sample sebagai acuan untuk setiap perhitungan nilai

tegangan (stress) di tiap-tiap titiknya, sehingga kurang

menggambarkan kondisi real yang terjadi selama pengujian. Grafik

vs. didapat dari penurunan grafik P vs. dl. Engineering stress

(tegangan rekayasa) didapat dengan menggunakanrumus:

= PAo

Sedangkan engineering strain (regangan rekayasa) didapat

dengan menggunakan rumus:

= dllo

Dari grafik, nilai UTS tertinggi adalah Fe (152,03 MPa), Cu

(66,55 MPa), Al (44,17 MPa). Untuk kekuatan luluh Fe (120,68

MPa), Cu (58,49 MPa) , Al (23,48MPa). Menurut literatur, sifat

mekanik yang dimiliki oleh logam dengan lo = 50 mm ialah

sebagai berikut:

Logam

Yield

strength

(Mpa)

Ultimate

Tensile

Strength

(Mpa)

Ductility,

%EL (in

50mm)

Aluminiu

m23,48 44,17 10

Copper 58,49 66,55 32

Ferrum 120,68 152,03 34

24


20/34

Pada data dari literatur, dapat disimpulkan bahwa Fe

mempunyai UTS dan yield strength tertinggi. Dalam percobaan,

praktikan mendapatkan data Fe mempunyai UTS tertinggi (sesuai

dengan literatur) dan Fe mempunyai yield strength tertinggi( sesuai dengan literatur). Tetapi nilai UTS dan yield strength

ketiga sample tidak sesuai dengan nilai pada literatur. Hal tersebut

mungkin disebabkan oleh alloying pada sample.

Alloying pada Fe:

Material

Modulus

of

Elasticity

(GPa)

Yield

Strength

(MPa)

Tensile

Strength

(MPa)

Percent

Elongat

ion

Gray cast iron

White cast iron

Malleable iron

Ingot iron

(0.02%C)

Wrought iron

(0.1%C)

Steel 0.2%C cold-

rolled

Steel 0.4%C

annealed

105

140

170

205

185

200

200

-

-

230

165

205

415

240

124

-

-

-

-

440

520

1

-

14

45

30

15

15

(Sumber : (1) Callister, William D. 1996. Materials Science and Engineering AnIntroduction Fourth Edition page 777-786 (Properties of Selected Materials). The McGraw-Hill Companies : New York,NY (2) Davis,HE.Troxell,GE. The Testing of EngineeringMaterials 4th edition page 312-317 (properties of iron and steel). The McGraw-HillCompanies : New York,NY)

Alloying pada Cu:

Material Modulus

of

Elasticity

Yield

Strength

(MPa)

Tensile

Strength

(MPa)

Percent

Elongat

ion

24


21/34

(GPa)

Copper (pure) 110 - - -

Copper alloy

11000115 69-365 221-455 4-55

Copper alloy

17200125-130 172-1344 469-1462 1-60

Copper alloy

3600097 124-310 338-469 18-53

Copper alloy

71500 150 124-485 372-517 15-45

Copper alloy

93200100 124 241 20

(Sumber : Callister, William D. 1996. Materials Science and Engineering An IntroductionFourth Edition page 777-786 (Properties of Selected Materials). The McGraw-HillCompanies : New York,NY)

Alloying pada Al:

Material

Modulus

of

Elasticity

(GPa)

Yield

Strength

(MPa)

Tensile

Strength

(MPa)

Percent

Elongat

ion

Aluminium 1100 70 35 90 35

Aluminium alloy

2024

73 75 185 20

Aluminium alloy

2014

Aluminium alloy

5052

Alluminium alloy

5456

Aluminium alloy

73 95 185 18

69

-

-

90

160

105

195

310

230

30

24

17

24


22/34

7075

(Sumber : Davis,HE. Troxell,GE. The Testing of Engineering Materials 4th edition page

320-321 (mechanical properties of heavy nonferrous alloys). The McGraw-Hill Companies: New York,NY)

Pada tabel, nilai mekanis yang mendekati sample Fe adalah

ingot iron 0.02% C, untuk sample Cu adalah copper alloy

11000, dan untuk sample Al adalah aluminium alloy 1100.

Pada grafik vs. , nilai modulus elastisitas (E) bisa didapat.

Dengan rumus:

E= =tan

Sehingga didapat E pada Fe = 53,548 Mpa, Cu = 37,482 MPa,

Al = 17,999 MPa. Menurut literatur, modulus elastisitas ketiga

sample tersebut:

Logam Modulus Elastisitas (Mpa)Aluminium 69.000

Copper 110.000Iron (steel) 207.000

Berdasarkan literatur, urutan dari modulus elastisitas yang

tertinggi adalah Fe, Cu, dan Al. Dan data yang didapat adalah Fe,

Cu, dan Al. Tetapi nilai yang didapat pun sangat jauh dari literatur.

Hal ini terjadi dikarenakan paduan yang tergantung pada material

sampel tersebut.

Modulus elastis paling besar Fe, Cu kemudian Al. ini menunjukkan

bahwa Fe merupakan specimen yang paling kaku diantara kedua

specimen lain. Modulus elastisitas ini dipengaruhi energi ikat antar

atom, sehingga modulus elastisitas pada spesimen ini tidak dapat

diubah kecuali dengan mengubah struktur butir dari ketiga

spesimen ini.

Perpatahan yang dialami ketiga sampel adalah perpatahan

ductile, hal tersebut disebabkan sampel ada yang mengalami

perpatahan serabut dan cup and cone. Fe dan Cu mempunyai

25


23/34

keuletan (% elongasi) yang tinggi.Ductilitypaling besar adalah Fe,

Cu, dan Al. Ini menunjukkan bahwa logam yang paling ulet adalah

Fe, diikuti oleh Cu dan kemudian Al, sesuai perhitungan % elongasi

Fe =34%, Al = 10% dan Cu = 32%. Hal ini sesuai dengan literaturyang menyebutkan bahwa material yang memiliki struktur FCC (Cu

& Al) mempunyai keuletan lebih rendah dari BCC (Fe).

Dengan nilai UTS yang cukup tinggi, maka keuletan logam

semakin tinggi karena mampu menahan deformasi yang lebih

besar hingga terjadi patah. Nilai titik putus material yang memiliki

keuletan yang lebih tinggi akan lebih besar karena mampu

menahan deformasi sebelum patah. Pada data percobaan,

keuletan tertinggi dimiliki oleh Fe, Cu, dan Al. Hasil ini sesuai

dengan literatur.

V.2.3. Analisa Grafik t vs t

Grafik true stress-strain mempunyai kesamaan dengan grafik

engineering stress-strain, yaitu saat nilai tegangan sebelum

melewati titik luluh. Grafik ini bisa diturunkan dari grafik vs. ,

dengan menggunakan rumus:

T= (1+ ) T=Ln (1+ )

Kurva engineering stress-strain tidak memberikan indikasi

sesungguhnya tentang karakteristik deformasi material, hal itu

disebabkan karena kurva tersebut seluruhnya didasarkan pada

ukuran asli benda uji, sedangkan ukuran ini akan terus-menerus

berubah selama pengujian berlangsung. Sedangkan kalau kurva

true stress-strain adalah beban aktual dibagi dengan luas

penampang melintang, dimana beban itu bekerja. Nilai maksimal

yang di dapat dari praktikum ini Fe 650,937 Mpa, Cu 335.377 Mpa ,

Al 199,148 MPa

Pada grafik t vs t dapat diperoleh perbedaan tegangan

maksimum yang diterima oleh sampel dengan tegangan

maksimum yang diterima sampel pada grafik vs (rekayasa).

Dari grafik hasil percobaan masih menunjukkan adanya penurunan

26


24/34

tegangan, seharusnya setelah melewati yield strength kurva akan

terus mengalami penambahan panjang dan penambahan tegangan

sampai terjadinya putus.

V.3. Analisa Hasil Perpatahan

Bentuk dan ciri perpatahan sesuai dengan literatur adalah:

a.Perpatahan ulet

Permukaan patahan ulet memberikan karakteristik

berserabut (fibrous)atau berserat, buram dan gelap (dull),

perpatahan ulet umumnya lebih tangguh dan memberikan

peringatan terlebih dahulu sebelum terjadinya

kerusakan( mengakami necking terlebih dahulu). Jika ulet

sempurna, akan berbentuk cup and cone.

b.Perpatahan Getas

Perpatahan getas ditandai dengan adamya permukaan

patahan yang berbutir (granular) dan terang. Ciri-ciri perpatahan

getas:

1. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada

material.

2. Retak/perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin

membelah atom-atom material (transgranular).

3. Material amorphous (seperti gelas) memiliki permukaan patahan

yang bercahaya dan mulus.

27


25/34

4. Perambatan patahannya (crack propagation) melewati butir

(transgranular)

Patahan sampel Fe:

Dari gambar patahan diatas dapat kita lihat bahwa

permukaan patahan buram, permukaan tidak rata. Pada gambar

pun terlihat adanya necking. Sehingga dapat disimpulkan bahwa

patahan sampel Fe ini merupakan patahan ulet. Berati Fe memiliki

keuletan yang cukup baik.

Patahan sampel Cu :

Pada permukaan patahan terlihat adanya fibrous yang tidak

teratur, selain itu tidak rata. Necking tidak begitu terlihat dari

patahan ini. Selain itu patah yang terjadi tidak pas ditengan gauge

length, melainkan lebih dekat ke salah satu ujung. Hal ini mungkin

karena adalah initial crack atau cacat dari material itu pada daerah

terjadinya patahan. Patahan ini termasuk patahan yang kurang

ulet.

24


26/34


27/34

Kurva tegangan-regangan rekayasa didasarkan atas luas

penampang awal dan kurva tegangan-regangan sesungguhnya

didasarkan atas luas penampang aktual.

Patahan yang terjadi menampakan adanya fibrous dan tidak

memantulkan cahaya, menunjukan bahwa termasuk patahan ulet.

Sample yang digunakan pada praktikum ini adalah Fe jenis ingot

iron 0.02% C , Cu jenis copper alloy 11000, dan Al jenis

aluminium alloy 1100.

Tugas Tambahan

1. Jelaskan perbedaan atom karbon pada besi tuang dan baja

karbon

Karbon pada baja, didapatkan dari senyawa cementite (Fe3C).

Sementara cast iron mendapatkan kadar karbonnya dari fasa

graphite. Fasa graphite dari cast iron dapat berbentuk flakes,

spheroidal, dan mallaeble.

2. Jelaskan proses pembentukan besi tuang

24


28/34

Besi tuang konsumsi komersil memiliki kadar karbon sekitar 3

hingga 4,5 %. Proses pembentukan besi tuang pada dasarnya

diklasifikasikan atas produknya.

Pemanasan awal terhadap semua jenis besi tuang dilakukan hinggatemperatur 1150oC saat terbentuk fasa liquid seluruhnya.

Kemudian:

pendinginan cepat akan menghasilkan white cast iron, yang

mengandung Fe3C dan Pearlite

White cast iron yang dipanaskan kembali pada

temperatur 700oC selama kira-kira 1 jam, kemudian

didinginkan cepat akan menghasilkan pearlitic

malleable yang mengandung pearlite dan graphite

rosettes. Sementara dengan pendinginan lambat akan

dihasilkan ferritic malleable, yang mengandung ferrite

dan graphite rosettes.

pendinginan sedang akan menghasilkan pearlitic gray cast

iron, yang mengandung pearlite dan flake graphite

pendinginan lambat akan menghasilkan ferritic gray cast

iron, yang mengandung ferrite dan flake graphite.

Jika, pada fasa liquid, cast iron ditambahkan magnesium atau

cerium, dan didinginkan dengan kecepatan sedang, maka akan

dihasilkan pearlitic ductile cast iron yang mengandung pearlite

dan graphite nodular. Jika didinginkan lambat, akan menghasilkan

ferritic ductile cast iron yang mengandung ferrite dan graphite

nodule.

1. Mengapa dislokasi bergerak di arah bidang terpadat?

Jelaskan pula hukum hook

Dislokasi bergerak pada bidang dan arah terpadat dikarenakan pada

bidang dan arah terpadat, atom-atomnya memiliki jarak dekat,

25


29/34

sehingga distorsi yang terjadi lebih sedikit. Keadaan ini

memudahkan pergerakan dislokasi.

Hukum Hook:

Hukum Hook mendeskripsikan hubungan daerah elastis pada suatu

material.

2. Sebutkan masing-masing cacat, gambar, serta syaratnya

a. Cacat titik: atom hilang, atau berada pada tempat yang tidak

teratur

1. Vacancies: terjadi biasanya pada

temperatur tinggi

Interstitial Impurities: perbedaan ukuran atom antara interstisi

dan matriks minimal 15%.

Self Interstistitial: membutuhkan energi 3 kali lipat lebih besar

dari pada pembentukan vakansi.

Subtitusi: memiliki kesamaan struktur kristal, ukuran atom dan

keelektronegatifan.

25


30/34

b. Cacat garis: Dislokasi

b.1. Dislokasi sisi

b.2. Dislokasi ulir

c. Cacat bidang

c.1. Grain boundary

c.2. Twinning

24


31/34

c.3. Stacking Fault

1. Jelaskan tentang upper dan lower yield point

Gejala luluh (yielding) umumnya hanya ditunjukkan oleh logam-

logam ulet dengan struktur kristal Body Center Cubic (BCC) dan

Face Center Cubic (FCC) yang membentuk struktur interstitial solid

solution dari atom-atom karbon, boron, hidrogen dan oksigen.Interaksi antar dislokasi dan atom-atom tersebut menyebabkan baja

ulet seperti mild steel menunjukan dua nilai tegangan luluh yang

muncul dari hasil percobaan tarik. Tegangan luluh paling tinggi

disebut upper yield point dan yang tegangan luluh yang paling

rendah disebut lower yield point, seperti ditunjukkan oleh gambar di

bawah ini:

Pada saat deformasi plastis akan dimulai atau saat terjadinya

pergerakan dislokasi secara permanen maka dibutuhkan energi

yang cukup besar bagi dislokasi untuk melewati atom-atom intersisi

tersebut sehingga tegangan luruh yang dihasilkan cukup besar dan

mengakibatkan munculnya fenomena upper yield point. Namun

setelah penghalang tersebut berhasil dilewati maka energi yang

dibutuhkan oleh pergerakan dislokasi relatif rendah sehingga

tegangan luruh yang dihasilkan cukup rendah dan mengakibatkan

munculnya fenomena lower yield point

2. Jelaskan tentang luders band

24


32/34

Luders band adalah pita konsentrasi tegangan yang terjadi pada

fenomena upper dan lower yield point. Pita ini merepresentasikan

arah terjadinya tegangan yang terdapat dalam material ketika

kondisi yielding. Ketika area panjang ukur telah tertutup merataoleh pita ini, maka material akan mencapai UTSnya dan

mengindikasikan berakhirnya masa peluluhan.

3. Jelaskan bentuk sampel uji tarik MMC

MMC difabrikasi dengan menggunakan bermacam larutan dan

menggunakan berbagai teknik, sehingga specimen lebih cocok

berbentuk round.

4. Jelaskan klasifikasi baja karbon

a. Plain Carbon Steel: mengandung hanya karbon dan sedikitmangan

b. Low Carbon Steel: mengandung kurang dari 0.25% karbon

c. Medium Carbon Steel: mengandung 0.25 hingga 0.6% karbon

d. High Carbon Steel: mengandung 0.6 hingga 1.4% karbon.

5. Jelaskan tentang vacuum degassing

Vacuum degassing digunakan pada industri terutama pembuatanbaja dengan beberapa tujuan, seperti menghilangkan hydrogen,

meningkatkan kebersihan hingga skala mikro, mengurangi kadar

karbon pada low carbon steel. Cara kerja vacuum degassing dengan

menurunkan tekanan dalam vessel sehingga impurities dan gas bisa

dihilangkan.

6. Mana yang lebih tangguh antara intergranular dantransgranular fracture

25


33/34

Perpatahan Transgranular adalah jenis perpatahan yang memotong

butir. Perpatahan ini ditemukan pada material yang ulet (ductile),

karena dislokasi tidak sempat mencapai batas butir akibat beban

yang diberikan (biasanya dalam uji impak). Sementara, perpatahanintergranular terjadi pada batas butir. Perpatahan ini banyak terjadi

pada material getas. Pada material yang getas ukuran butirnya

sangat halus sehingga hanya butuh sedikit energi untuk membuat

dislokasi menumpuk di batas butir, yang akan memicu crack yang

merambat dibatas butir tersebut.

7. Jelaskan kurva stress-strain pada single crystal

Kurva terbagi menjadi 3 bagian :

1. Easy glide

Keadaan ini terjadi low hardening rate. Dimana material mudah berdeformasi

karena pengerasan yang terjadi masih sedikit.

2. Dynamic recovery

Terjadi mekanisme strain hardening disebabkan adanya tempat dislokasi untuk

bergerak, maka dislokasi yang terjadi semakin banyak, dan terjadi peningkatankerapatan dislokasi.

3. Dislocation pinning

Karena single crystal tidak memiliki batas butir maka terbentuk

jaringan dislokasi.

1. Mengapa terjadi necking

Necking terjadi pada material ductile. Necking terjadi setelah UTS

terlewati dan sebelum perpatahan terjadi. Setelah UTS terlewati

25


34/34

material tidak mampu menerima beban lebih lagi, sehingga terjadi

deformasi plastis pada material. Deformasi plastis terjadi dalam

bentuk penambahan panjang sampel dan pengecilan diamemter

sampel. Reduksi dari cross area ini yang akan mengarah padafenomena necking. Saat deformasi plastis terjadi, retakan-retakan

dalam sampel, bergabung dan berkembang menyebabkan

fenomena necking sebelum perpatahan terjadi.

5. Laporan Akhir (Tensile) Brian

Documents

Transcript of 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian