laporan pengujian impact
-
Upload
narutomovie -
Category
Documents
-
view
374 -
download
6
Transcript of laporan pengujian impact
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
1/18
TUGAS PENDAHULUAN MODUL F
UJI IMPAK
OLEH
KELOMPOK : 28
ANGGOTA KELOMPOK : 1. Astrid Parama N (13406026)
2. Bona Mangkirap (13406043)
3. Irma Sofiani (1340049)
4. Nadia Fadhilah Riza (13406069)
5. Prilla Sista LJ (13406080)
6. Ira Wulandari (13406094)
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2007
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
2/18
BAB I
PENDAHULUAN
I. LATAR BELAKANGDalam pengujian mekanik terdapat perbedaan dalam jenis beban yang
diberikan pada material. Uji tarik, tekan, dan puntir, adalah pengujian dengan
menggunakan beban static. Sedangkan uji keras, fatigue, dan lentur
menggunakan jenis beban dinamik. Dan pada uji impak ini digunakan
pembebanan yang cepat (rapid loading). Perbedaan dari macam pembebanan
ini dapat dilihat pada strain rate-nya pada tabel di bawah ini.
No Rentang kecepatan regangan Kondisi atau tipe pengujian
1 10- s/d 10- s- Uji creep pada beban konstan2 10
-s/d 10
-s
- Pengujian tarik static
3 10-
s/d 10 s-
Pengujian tarik atau tekan dinamik
4 10 s/d 10 s- Pengujian impak dengan kecepatan
tinggi
5 10 s/d 10 s- Pengujian impak dengan kecepatan
supertinggi (balistik)
Pada pembebanan cepat, disebut dengan beban impak, terjadi proses
penyerapan energi yang besar dari energi kinetic suatu beban yang menumbuk
spesimen. Proses penyerapan energi ini akan diubah dalam berbagai responmaterial seperti deformasi plastis, efek histeristis, efek gesekan, dan inersia.
II. TUJUAN PRAKTIKUM1. Mengetahui pengaruh beban impak terhadap sifat mekanik material2. Mengetahui standar dan prosedur pengujian impak3. Mengetahui factor yang mempengaruhi kegagalan material dengan
beban impak
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
3/18
BAB II
DASAR TEORI
Pengujian impak digunakan untuk menguji kecenderungan suatu material untuk
bersifat getas. Spesimen yang diberi notch (takikan) menerima beban secara tiba-
tiba (rapid loading). Pada pembebanan cepat ini, terjadi proses penyerapan energi
yang besar dari energi kinetik suatu beban yang menumbuk ke spesimen. Sejarah
dilakukannya pengujian ini adalah karena hasil uji tarik yang biasa digunakan
untuk mengetahui sifat material tidak dapat memprediksi secara tepat perilaku
patah dari material.
Spesimen yang digunakan dalam pengujian impak adalah batang baja ST 37 dan
Alumunium dengan standar ASTM E 23 yang mempunyai luas penampang
melintang berupa bujursangkar (10 x 10 mm) dan memiliki notch V-45, dengan
jari-jari dasar 0.25 mm dan kedalaman 2 mm, seperti yang tampak pada gambar
berikut ini.
Pengujian impak dilakukan dengan menggunakan dua metode standar yaitu
metode Charpy danIzod. Metode Charpy V Notch (CVN) banyak digunakan di
Amerika sedangkan metode Izod banyak digunakan di Inggris (Eropa). Padapengujian kali ini, dilakukan metode Charpy. Prinsip kerja metode Charpy yaitu :
Specimen uji diletakkan dengan posisi mendatar pada penjepit. Palu pemukul diatur pada ketinggian tertentu. Atur posisi jarum pada alat ukur energi sesuai dengan sebesar energi yang
kita inginkan
Palu dilepaskan dari ketinggian tersebut lalu mengenai spesimen padabagian luar spesimen yang sejajar dengan takikan
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
4/18
Energi yang diserap oleh spesimen dihitung berdasarkan perbedaan energipotensial palu saat sebelum dan sesudah pemukulan (dapat dibaca
langsung di skala pada mesin penguji).
Metode Charpy lebih umum dilakukan karena lebih mudah diterapkan, murah dan
pengujiannya dapat dilakukan pada suhu di bawah suhu ruang. Pada metode Izod,
spesimen harus dipendam dalah posisi horizontal, kemudian diberi rapid load
dibagian diatas notch. Hal ini dinilai agak merepotkan dalam pengujian, karena
suhu spesimen yang telah ditentukan dapat mudah berubah akibat lamanya waktu
pemendama spesimen yang akan mengakibatkan hasil pengujian yang tidak valid.
Arah Beban
Arah Beban
Metode Charpy
Metode Izod
Terdapat beberapa jenis patahan, yaitu patah ulet, patah getas, dan campuran dari
keduanya. Material yang bersifat ulet adalah material yang penyerapan energinya
tinggi. Sebaliknya material yang bersifat getas adalah material yang penyerapanenerginya rendah.
Patah ulet disebabkan oleh tegangan geser dengan ciri-ciri antara lain, pada
permukaan patahannya terdapat garis-garis benang serabut (fibrosa), berserat,
menyerap cahaya, pempilannya buram, dan terjadi deformasi plastis. Patah getas
disebabkan oleh tegangan normal, permukaannya terliahat bentuk granular,
berkilat dan memantulkan cahaya serta tidak didahului deformasi plastis. Dalam
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
5/18
21 EPEPEM
kehidupan nyata, peristiwa patah getas dinilai lebih berbahaya daripada patah ulet
karena terjadi secara tiba tiba tanpa ada deformasi plastis terlebih dahulu sehingga
tidak tampak gejala-gejala material tersebut akan patah. Terdapat tiga faktor yang
mempengaruhi terjadinya patah getas dan patah ulet yaitu :
Tegangan triaxial Temperatur
Patah getas disebabkan oleh temperatur rendah (di bawah
temperatur transisi), sedangkan patah ulet disebabkan oleh
temperatur tinggi (di atas temperatur transisi).Temperatur transisi
adalah rentang temperatur yang menjadi batas daari sifat ulet dan
getas suatu material.
Laju regangan atau laju pembebananSemakin tinggi laju pembebanan maka energi yang diserap
semakin kecil sehingga mengakibatkan terjadinya patah getas
Harga impak adalah energi yang diserap tiap satuan luas penampang lintang
spesimen uji. Harga impak didapat dengan persamaan
HI =A
E=
A
hhmg )( 21
Keterangan :
m = massa bandul pemukul
g = percepatan gravitasi
h1= beda tinggi pusat bandul & spesimen sebelum pemukulan
h2
= beda tinggi pusat bandul & spesimen setelah pemukulan
h1, EM=EP1=m.g.h1
h2, EM=EP2=m.g.h2
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
6/18
EP = 0
EKmax=1/2 mv2
Persamaan di atas diperoleh dari hukum kekekalan mekanik, di mana energi
mekanik pada posisi h1 merupakan murni energi potensial dari pembeban.
Sedangkan pada posisi h2
, energi mekaniknya merupakan penjumlahan antara
energi potensial di h2
dan energi yang diserap oleh spesimen. Semakin banyak
energi yang diserap berarti semakin besar harga impak spesimen. Sebaliknya
semakin kecil energi yang diserap harga impak spesimen menjadi semakin kecil.Faktor-faktor yang mempengaruhi harga impak antara lain :
Temperatur Jenis material benda uji Laju pembebanan impak Triaxial stress
Temperatur transisi adalah temperatur dimana terjadi perubahan sifat keuletan danketangguhan pada material. Pada suatu material terjadi perubahan sifat dari ulet
menjadi getas akibat penurunan temperatur. Terdapat pula material yang tidak
memiliki temperatur transisi, material ini disebut chriogenic.
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
7/18
BAB III
DATA PERCOBAAN
Data Mesin
Jenis Mesin : Wolpert
Kapasitas mesin : 300J
Standar Pengujian : ASTM E 23
Harga Impak =
luas
energi
Luas
Energi
Material
SpesimenP (mm) L (mm) t (mm)
H
(mm)T (C)
Luas
(mm2)
Energi
(Joule)HI (Joule/mm
2)
Permukaan
patahan
Aluminium1 61.5 9.75 9.99 7.5 -14 73.125 34 0.465 Getas
Aluminium2 59.7 10 9.75 8.3 -16 83 33 0.398 Getas
Aluminium3 58.5 9.4 9.98 7.6 122.2 71.44 112 1.568 Ulet
Aluminium4 59.6 10.3 10.3 8.4 113 86.52 66 0.763 Ulet
Aluminium5 59.6 9.3 9.3 7.6 24.4 70.68 40 0.566 Getas
Baja1 56.1 10 10 8 -13.9 80 11 0.138 Getas
Baja2 60.4 10 10 8.2 -30.8 82 8 0.098 Getas
Baja3 58.5 10 10 9.9 138.5 99 126 1.273 Ulet
Baja4 59.9 10 10 8.6 118.2 86 90 1.047 Getas
Baja5 59.2 10 10 7.2 24 72 81.5 1.132 Ulet-Getas
h
l
Luas
Energi
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
8/18
BAB IV
ANALISIS
1). Astrid Parama Ningrum
Pada percobaan, baja
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
9/18
2). Bona Mangkirap (13404043)
-Hasil percobaan menunjukkan pada aluminium 1,2,5(-16C,-14C,24,4C) terjadi
patahan getas (yang diindikasikan dengan adanya titik-titik pada permukaan
patahan) yang dimana tidak seharusnya terjadi pada aluminium(yang harusnya
selalu ulet).hal ini mungkin disebabkan karena peletakan spesimen sewaktu
pengujian tidak tepat pada daerah takikan..Namun ternyata hasil kurva juga
menunjukkan bahwa energi yang diserap pada temperatur tersebut cukup
rendah(yang merupakan ciri patahan getas) sehingga agar tidak menyalahi teori
yang sudah ada,saya berpendapat bahwa rendahya energi tersebut secara umum
disebabkan oleh rendahnya temperatur,selain itu letak spesimen yang tidak tepat
juga menyebabkan energi yang diserap oleh spesimen tidak maksimal.
-spesimen ST 37 menunjukan sifat yang sesuai dengan material berstruktur non
FCC dimana material akan mengalami perubahan kondisi pada temperatur
transisinya.
-data temperatur transisi yang diperoleh tidak 100% sama dengan literatur namun
cukup mendekati,hal-hal yang menyebabkan kekurangakuratan data ini
adalah:adanya perbedaan suhu yang dicatat dengan pada saat terjadi impak yang
disebabkan oleh jeda waktu pengukuran dan dan pelepasan beban.
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
10/18
3). Irma Sofiani (13406049)
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
11/18
4). Nadia Fadhilah Riza (13406069)
Beban terdiri atas 3 jenis, yaitu beban dinamik, beban statik, dan beban impak.
Pengujian kali ini menggunakan beban impak. Material yang diberi beban impak
akan mengalami patah ulet pada suhu tinggi dan mengalami patah getas pada suhu
rendah. Karena itulah akan terbentuk temperatur transisi (adalah batas temperatur
perubahan sifat material dari ulet ke getas dan sebaliknya) pada material, kecuali
pada material yang memiliki susunan kubus FCC, contohnya Aluminum.
Faktor yang mempengaruhi terjadinya patah getas : tegangan triaxial, temperature,
laju pembebanan.
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
12/18
5). Prilla Sista LJ (13406080)
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
13/18
6). Ira Wulandari (13406094)
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
14/18
BAB V
TUGAS SETELAH PRAKTIKUM
1. Buatlah kurva yang menghubungkan antara Temperatur dengan Energi yangdiserap oleh spesimen, baik Aluminum dengan Baja, dengan menggunakan
Microsoft Excel!
Jawaban :
Berdasarkan data yang didapat dari percobaan, didapatkan kurva hubungan
antara antara temperature dengan energi :
Kurva Harga Impak Aluminium
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
-50 0 50 100 150
Temperatur (C)
Harga
Impak(Joule/mm
2)
Series1
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
15/18
Kurva Harga Impak Baja
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
-50 0 50 100 150
Temperatur (C)
Harg
aImpak(Joule/mm
2)
Series1
Kurva Harga Impak
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
-50 0 50 100 150
Temperatur (C)
HargaImpak(Joule/mm
2)
Aluminium
Baja
2. Tentukan temperatur dari kedua material tersebut! Apakah kegunaan dariTemperatur transisi suatu material! Jelaskan dengan baik dan tepat!
Jawaban :
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
16/18
Temperatur transisi dari material baja berdasarkan kurva yang dibuat sekitar
-5C sampai dengan 26C. Sedangkan untuk material aluminium tidak
terdapat temperatur transisi. Dengan mengetahui temperatur transisi suatumaterial, dapat diketahui pada temperatur berapa suatu material akan
mengalami perubahan struktur dari ulet ke getas. Dengan begitu, dalam
memilih suatu material untuk sebuah konstruksi kita bisa tahu jenis material
seperti apa yang baik untuk digunakan pada sebuah konstruksi.
3. Buatlah analisis mengenai bentuk permukaan patahan untuk semuaspesimen!
MaterialTemperatu
r (C)
Permukaan
PatahanAnalisis
Aluminium 1
Aluminium 2
Aluminium 3
Aluminium 4
Aluminium 5
Baja 1
Baja 2
Baja 3
Baja 4
Baja 5
-14
-16
122.2
113
24.4
-13.9
-30.8
138.5
118.2
24
Getas
Getas
Ulet
Ulet
Getas
Getas
Getas
Ulet
Getas
Ulet-getas
Penempatan takikan kurang tepat
Penempatan takikan kurang tepat
Karena struktur aluminium FCC
sehingga patahan inter-granuler
Karena struktur aluminium FCC
sehingga patahan inter-granuler
Penempatan takikan kurang tepat
Terjadi patahan trans-granular
Terjadi patahan trans-granular
Terjadi patahan inter-granular
Penempatan takikan kurang tepat
Di bagian tengah permukaan ulet,
namun pada bagian pinggir
permukaan getas. Hal inidisebabkan Baja 5 berada pada
temperatur ruang yang berada pada
temperatur transisi.
MaterialTemperatur
(C)
Permukaan
PatahanAnalisis
Aluminium 1 -14 GetasPenempatan takikan kurang tepat
Aluminium 2 -16 Getas
Penempatan takikan kurang tepat
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
17/18
Aluminium 3 122.2 Ulet
Karena struktur aluminium FCC
sehingga patahan inter-granuler
Aluminium 4 113 Ulet
Karena struktur aluminium FCC
sehingga patahan inter-granuler
Aluminium 5 24.4 GetasPenempatan takikan kurang tepat
Baja 1 -13.9 GetasTerjadi patahan trans-granular
Baja 2 -30.8 GetasTerjadi patahan trans-granular
Baja 3 138.5 UletTerjadi patahan trans-granular
Baja 4 118.2 GetasPenempatan takikan kurang tepat
Baja 5 24 Ulet-Getas
Di bagian tengah permukaan ulet,
namun pada bagian pinggir
permukaan getas. Hal ini
disebabkan Baja 5 berada pada
temperatur ruang yang berada pada
temperatur transisi.
BAB VI
KESIMPULAN
Pengaruh Beban ImpakDalam uji impak, digunakan pembebanan yang cepat (rapid loading).
Akibat pembebanan yang cepat ini, terjadi proses penyerapan energi yang
-
7/22/2019 laporan pengujian impact
18/18