BAB IPENDAHULUANA. LATAR BELAKANG Ilmu logam adalah ilmu mengenai bahan-bahan logam dimana ilmu ini berkembang bukan berdasarkan teori saja melainkan atas dasar pengamatan, pengukuran dan pengujian. Pengujian bahan logam saat ini semakin meluas baik dalam konstruksi, permesinan, bangunan, maupun bidang lainnya. Hal ini disebabkan karena sifat logam yang bisa diubah, sehingga pengetahuan tentang metalurgi terus berkembang. Untuk mengetahui kualitas suatu logam, pengujian sangat erat kaitannya dengan pemilihan bahan yang akan dipergunakan dalam konstruksi suatu alat, selain itu juga bisa untuk membuktikan suatu teori yamg sudah ada ataupun penemuan baru dibidang metalurgi. Dalam proses perencanaan, dapat juga ditentukan jenis bahan maupun dimensinya, sehingga apabila tidak sesuai dapat dicari penggantinya yang lebih tepat. Disamping tidak mengabaikan faktor biaya produksi dan kualitasnya. Adapun pengujian yang akan kita lakukan adalah: Uji Kekerasan Uji Impact Uji Tarik

B. TUJUANa)Mengenal alat pengujian dan mengetahui bagaimana cara menggunakanya.c)Untuk mengetahui perhitungan suatu pengujian material yang dikaitkan dengan penggunaanya didalam praktek. Melalui pengujian ini diharapkan dapat mengetahui sifat sifat logam seperti sifat mekanik, sifat fisik dan lain sebagainya. Sifat mekanik adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban atau gaya tanpa menimbulkan kerusakan pada benda tersebut. Beberapa sifat mekanik antara lain : KEKUATAN ( STRENGHT )Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah, kekuatan ini terdiri dari : kekuatan tarik, kekuatan tekan, kekuatan geser, dan lain sebagainya. KEKERASAN ( HARDNESS )Menyatakan kemampuan bahan untuk tahan terhadap goresan, pengikisan (abrasi).Sifat ini berkaitan terhadap sifat tahan aus ( wear resistance ).

KEKENYALAN ( ELASTICITY )Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanent setelah tegangan dihilangkan. Tetapi apabila tegangan melampaui batas maka perubahan bentuk akan terjadi walaupun beban dihilangkan. KEKAKUAN ( STIFNESS )Adalah kemampuan bahan untuk menerima tegangan atau beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk atau defleksi. PLASTISITAS ( PLASTICITY )Menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastis ( yang permanent ) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini sering disebut sebagai keuletan ( ductility ). KETANGGUHAN ( TOUGHNESS )Menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan atau banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan. MERANGKAK ( CREEP )Merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastis yang besarnya merupakan fungsi waktu pada saat menerima beban yang besarnya relatif besar. KELELAHAN ( FATIQUE )Merupakan kecenderungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang ulang yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastisnya.

BAB IIPENGUJIAN BAHAN

A. SIFAT MEKANIS BAHAN

1. Sifat mekanis logam Sifat mekanik suatu bahan adalah kemampuan bahan untuk menahan beban-beban yang dikenakan kepadanya. Dimana beban-beban tersebut dapat berupa beban tarik, tekan, bengkok, geser, puntir,atau beban kombinasi.

B. PENGUJIAN BAHAN

Melalui pengujian kita dapat mengetahui sifat sifat mekanik logam dan sifat fisik lainnya.Seperti kekerasan,kekuatan,kekenyalan,kekakuan dan plastisitas bahan.Adapun jenis pengujiannya antara lain:

1.1 Pengujian Kekerasan

Salah satu sifat mekanik bahan yang penting adalah kekerasan. Untuk mengetahui nilai kekerasan dari suatu bahan, dilakukan pengujian kekerasan menurut suatu metode tertentu. Pengujian kekerasan ini bertujuan :1.Untuk memperoleh harga kekerasan suatu logam.2.Untuk mengetahui perubahan suatu sifat dan perubahan suatu kekerasan dari logam setelah di Heat Treatment. 3.Untuk mengetahui kekerasan baja terhadap kecepatan pendinginan.4.Untuk mengetahui perbedaan kekerasan yang disebabkan oleh media pendingin.Pengertian Kekerasan Kekerasan suatu bahan pada umumnya, menyatakan terhadap deformasi dan untuk logam dengan sifat tersebut merupakan ukuran ketahanannya terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen. apabila yang menyatakan kekerasan sebagai ukuran terhadap lekukan dan ada pula yang mengartikan kekerasan sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari suatu logam. Terdapat 3 jenis ukuran kekerasan secara umum, yang bergantung pada cara pengujian ketiga jenis tersebut adalah:1. Kekerasan goresan ( Stracht Hardness ), adalah kekerasan yang diukur dari hasil goresan yang terdapat pada benda kerja. misalnya cara pengujian MOHS.2. Kekerasan Lekukan ( Identation Hardness ), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil lekukan yang terdapat pada benda kerja.3. Kekerasan Pantulan ( Rebound ) atau kekerasan dinamik ( Dinamic Hardness ), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil pantulan yang lakukan pada saat pengujian.Misalnya cara penekanan : BRINELL, MEYER, VICKERS, ROCKWELL, dan lain-lain. Penentuan kekerasan untuk keperluan industri biasanya digunakan metode. Pengukuran ketahanan penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida. Pengujian kekerasan adalah salah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai. Karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasinya. Pengukuran kekerasan digolongkan dalam kelompok pengujian tak merusak. dan diterapkan untuk inspeksi sebagai suku cadang karena kekerasan dengan kekuatan tarik sedang ketahanan aus berbanding terbalik dengan kekerasan.- Macam macam Pengujian Kekerasan Yang Dilakukan Pengujian yang paling banyak dipakai adalah penekanan-penekanan tertentu pada benda kerja dengan bahan tertentu dengan mengukur ukuran penekanan yang berbentuk diatasnya :a. Metode Brinelb. Metode Vickersc. Metode Rockwell

a) Uji Kekerasan Rockwell Pengujian Rockwell merupakan suatu uji untuk mengetahui tingkat kekerasan. Tingkat kekerasan yang di uji adalah tingkat kekerasan logam baik logam ferrous maupun logam non ferrous dengan menggunakan alat Rockwell Hardness Tester.

b) Metode Pengujian BrinelPengujian dengan metode ini dilakukan dengan memberikan penekanan kepermukaan suatu speciment uji. Penekanan ini dilakukan dengan menggunakan suatu penekan (indentor) berbentuk bola.Prosedur pengujian Brinell yaitu :1. Menentukan besar beban sesuai jenis dan ketebalan bahan.2. Memasang indentor pada dudukannya.3.Specimen uji diletakkan pada landasan dengan posisi penampang tegak lurus terhadap indentor.4. Menaikkan landasan sampai specimen dan indentor bersinggungan.5. Melakukan penekanan sampai beban yang telah ditentukan.6. Pemberian holding time selama :a) 15 detik untuk besi dan baja.b) 30 detik untuk tembaga dan paduannya.c) Beberapa menit untuk timah timbel dan paduannya.7. Menghilangkan beban dari specimen.8. Menghitung diameter bekas indentasi.9. Menghitung nilai kekerasan sesuai rumusSetelah dapat nilai kekerasan Brinnell ( HB ) penulisannya adalah sebagai berikut :HB = A HB C / D / EDimana ; HB = symbol nilai kekerasan Brinell.A = hasil perhitungan dari rumus.C = besar pembebanan yang dikenakan .D = diameter indentor.E = holding time dalam detik. Misal : 120 HB 10 / 1000 / 5 mempunyai arti nilai kekerasan brinall : 120diameter indentor : 10besar beban : 1000Data Kekerasan Brinell.Bahan : ST 37Media pendingin : AirDimensi : - panjang : 15 mm - diameter : 10 mm Mesin penguji : Mesin Brinell Hardness TesterTabel 2.1 Kekerasan BrinellNoSuhu( oC ) BahanBeban (F)( Kg )D( mm )d( mm )Kekerasan ( HB )

1234725750798800ST 37ST 37ST 37ST 371000100010001000101010103,42,82,82.6106,869159,235159,235176,928

Rumus Kekerasan brinellHB1 = = 106,869 HBHB2 = = 159,235 HBHB3 = = 159,235 HBHB4 = = 176,928 HB

c) Metode Pengujian Vickers Kekerasan ini diukur dengan mempergunakan alat penguji vickers. Dalam pengujian ini dipakai piramid dimana dengan sudut bidang duanya 136o sebagai penekan. Hasil pengujian tidak tergantung pada besarnya beban / gaya tekan. Alat ini dapat mengukur kekerasan bahan mulai dari sangat lunak ( 5 VHN ) sampai yang sangat keras ( 1500 VHN ), tanpa perlu mengganti daya tekan dapat dipilih antara 1 120 Kg tergantung kekerasan atau ketebalan bahan yang diuji. Kekerasan vickers pada prinsipnya sama dengan kekerasan brinell, yaitu beban dibagi luas tapak penekanan.

Rumus Kekerasan Vickers : HV = = Dimana :F : Force ( Kgf )D : Diagonal Tapak ( mm ) : Sudut puncak identor ( 136 )

Prosedur pengujian Vickers yaitu :1) Menentukan beban yang akan digunakan.2) Memasang indentor piramida intan.3) Meletakkan specimen pada landasan sehingga penampangnya tegak lurus terhadap indentor.4) Menyetel ketinggian atau kenaikan specimen, agar seratnya terlihat pada microscope kemudian menggeser posisi sensor dengan indentor.5) Melakukan penekanan dengan menekan tombol start.6) Menuggu speciment ditekan sampai lampu holding padam.7) Mengeser posisi indentor dengan sensor kembali, kemudian menghitung diagonal batas penekanan yang terjadi.8) Menghitung nilai kekerasan yang sesuai dengan rumus.Data Kekerasan Vickers.

Bahan : ST 37Holding : 6 menitMedia pendingin : AirDimensi : - Panjang : 15 mm - diameter : 10 mmMesin penguji : Mesin Vickers Hardness TesterTabel 2.6 Kekerasan VickersNoSuhu(oC)BahanBeban ( F )( Kg )Diagonal ( d )( mm )Kekerasan ( HV )

1234725750798800ST 37ST 37ST 37ST 373 03030300,59350,55150,5380,546191,79182,868192,456186,57

Rumus Kekerasan vickers HV = 1,854 HV1 = 1,854 = 191,79 HVHV2 = 1,854 = 182,868 HVHV3= 1,854 = 192,456 HVHV4 = 1,854 = 186,57 HV1.2. Pengujian Tarik

Pengujian ini merupakan proses pengujian yang biasa dilakukan karena pengujian tarik dapat menunjukkan perilaku bahan selama proses pembebanan. Pada uji tarik , benda uji diberi beban gaya tarik , yang bertambah secara kontinyu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji. Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari suatu material, maka yang harus dilakukan adalah melakukan pengujian terhadap material tersebut. Dalam dunia industri tentu akan menjadi sangat boros bila dilakukan pengujian dari setiap barang yang ingin diketahui sifat mekaniknya. Lalu apa yang dilakukan oleh orang-orang di industri? Mereka melakukan pengujian terhadap spesimen dari barang yang ingin mereka ketahui sifat mekaniknya. Ada beberapa uji mekanik yang bisa dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat material, antara lain; uji tarik (tensile test), uji tekan (compression test), uji torsi/ puntir(torsion test), uji fatigue, dll. Dari sekian pengujian yang dapat dilakukan untuk mengetahui sifat material, uji tarik menjadi pengujian yang paling disukai untuk dilakukan karena dari satu pengujian dapat diketahui lebih banyak sifat material dari satu pengujian tersebut. Dalam artikel kali ini, penulis akan sedikit membahas tentang pengujian tarik dan sifat-sifat material apa saja yang bisa diketahui dari uji tarik.Uji tarik mungkin dapat dikatakan pengujian yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan telah mengalami standarisasi di seluruh dunia, baik dari metode pengujian, bentuk spesimen yang diuji dan metode perhitungan dari hasil pengujian tersebut. Dengan menarik suatu material secara perlahan-lahan, kita akan mengetahui reaksi dari material tersebut terhadap pembebanan yang diberikan dan seberapa panjang material tersebut bertahan sampai akhirnya putus.

Gbr 1.Skema pengujian tarik dari awal pembebanan 1. Mengapa melakukan Uji Tarik?Dari uji tarik, banyak sifat-sifat yang bisa kita ketahui dibandingkan dengan pengujian lain. Dari hasil penarikan material hingga material tersebut putus, kita dapat mengetahui data yaitu berupa tegangan tarik versus pertambahan panjang dari material yang kita uji.

Gbr 2. Gambaran singkat uji tarik dan tegangan yang terjadiBiasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut Ultimate Tensile Strength disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.

Hukum Hooke (Hookes Law)Untuk hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke sebagai berikut:rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstanStress: = F/A F: gaya tarikan, A: luas penampangStrain: = L/L L: pertambahan panjang, L: panjang awalHubungan antara stress dan strain dirumuskan:E = / Selanjutnya kita dapatkan Gambar, yang merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji tarik. E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan () dan regangan () selalu tetap. E diberi nama Modulus Elastisitas atau Young Modulus. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurva SS (SS curve).

Gbr 3.Kurva tegangan-reganganBentuk bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi seperti pada gambar di bawah ini.

Gbr 4. Standar specimen yang digunakanPerubahan panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan (strain gage) yang ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada gambar di atas. Bila pengukur regangan ini mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai hambatan listrik yang dibaca oleh detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan regangan.

Gbr 5. Ilustrasi pengukur regangan pada spesimen2. Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logamSekarang akan kita bahas profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk keperluan kebanyakan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat digeneralisasi seperti pada Gbr.6.

Gbr.6 Profil data hasil uji tarikKita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman pada hasil uji tarik seperti pada Gbr.6. Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.Deformasi plastis (plastic deformation)Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gbr.6 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.Tegangan luluh atas uy (upper yield stress)Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.Tegangan luluh bawah ly (lower yield stress)Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.Regangan luluh y (yield strain)Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.Regangan elastis e (elastic strain)Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.Regangan plastis p (plastic strain)Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.Regangan total (total strain)Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, T = e+p. Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)Pada Gbr.6 ditunjukkan dengan titik C (), merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.Kekuatan patah (fracture strength)Pada Gbr.6 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastisUntuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain (Gbr.7).

Gbr.7 Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linierPerlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress) adalah Pa (Pascal, N/m2) dan strain adalah besaran tanpa satuan.3. Istilah lainSelanjutnya akan kita bahas beberapa istilah lain yang penting seputar interpretasi hasil uji tarik.Kelenturan (ductility)Merupakan sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Bahan disebut lentur (ductile) bila regangan plastis yang terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu bahan disebut getas (brittle).Derajat kelentingan (resilience)Derajat kelentingan didefinisikan sebagai kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase perubahan elastis. Sering disebut dengan Modulus Kelentingan (Modulus of Resilience), dengan satuan strain energy per unit volume (Joule/m3 atau Pa). Dalam Gbr.1, modulus kelentingan ditunjukkan oleh luas daerah yang diarsir.Derajat ketangguhan (toughness)Kapasitas suatu bahan menyerap energi dalam fase plastis sampai bahan tersebut putus. Sering disebut dengan Modulus Ketangguhan (modulus of toughness). Dalam Gbr.5, modulus ketangguhan sama dengan luas daerah dibawah kurva OABCD.Pengerasan regang (strain hardening)Sifat kebanyakan logam yang ditandai dengan naiknya nilai tegangan berbanding regangan setelah memasuki fase plastis.Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)Dalam beberapa kasus definisi tegangan dan regangan seperti yang telah dibahas di atas tidak dapat dipakai. Untuk itu dipakai definisi tegangan dan regangan sejati, yaitu tegangan dan regangan berdasarkan luas penampang bahan secara real time. Detail definisi tegangan dan regangan sejati ini dapat dilihat pada Gbr.8.

Gbr.8 Tegangan dan regangan berdasarkan panjang bahan sebenarnya

Langkah pengujian kekuatan tarik sebagai berikut :a. Menyiapkan kertas milimeter block dan letakkan kertas tersebut pada plotter.b. Benda uji mulai mendapat beban tarik dengan menggunakan tenaga hidrolik diawali 0 kg hingga benda putus pada beban maksimum yang dapat ditahan benda tersebut. c. Benda uji yang sudah putus lalu diukur berapa besar penampang dan panjang benda uji setelah putus. d. Gaya atau beban yang maksimum ditandai dengan putusnya benda uji terdapat pada layar digital dan dicatat sebagai data. e. Hasil diagram terdapat pada kertas milimeter block yang ada pada meja plotter. f. Hal terakhir yaitu menghitung kekuatan tarik, kekuatan luluh, perpanjangan, reduksi penampang dari data yang telah didapat dengan menggunakan persamaan yang ada.

1.4. Uji impactUji impact dilakukan untuk menentukan kekuatan material sebagai sebuah metode uji impct digunakan dalam dunia industry khususnya uji impact charpy dan uji impact izod. Dasar pengujian ini adalah penyerapan energy potensial dari pendulum beban yang mengayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk material uji sehingga terjadi deformasi.

Sistem Pengujian Pukul Takik1. Uji CharphyBenda uji diletakkan secara mendatar dan ditahan pada sisi kiri & kanan. Kemudian benda dipukul pada bagian belakang takikan, letaknya persis di tengah.Takikan membelakangi pululan.2. Uji IzodBenda uji dijepit pada satu ujungnya pada posisi tegak. Lalu benda uji ini dipukul dari sisi depan pada sisi ujung yang lainMacam-Macam Patahan :1.Patahan getas : patahan yang tejadi pada bahan yang getas. misal : besi tuang2.Patahan liat : patahan yang terjadi pada bahan yang lunak.misal : baja lunak, tembaga, timah,perak3.Patahan campuran : patahan yang terjadi pada bahan yang cukup kuat, namun ulet.misal : pada baja temper