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