Laporan Praktikum Pengujian impact

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.          Latar Belakang

Material mungkin mempunyai kekuatan Tarik yang tinggi tetapi tidak tahan terhadap beban kejut. Untuk menentukanya perlu dilakukan uji ketahanan impak. Ketahanan impak biasanya diukur dengan uji impak izod atau charpy terhadap benda uji bertakik atau tanpa takik.

Pada pengujian ini beban diayunkan dari ketinggian tertentu dan mengenai benda uji kemudian diukur energy disipasi pada patahan.pengujian ini bermanfaat untuk memperlihatkan penurunan keuletan dan kekuatan impak material berstruktur bcc pada temperature rendah. Sebagai contoh baja karbon memiliki temperature transisi ulet getas yang relative tinggi.

 Oleh karana itu baja jenis ini dapat digunakan dengan aman pada temperature dibawah nol hanya jika temperatur transisi diturunkan  dengan cara menambahkan paduan yang sesuai atau dengan memperluas ukuran butir.

Kini parameter  ketangguhan patahan Kc suatu paduan dianggap lebih tepat dan lebih penting, karena berbagai paduan mengandung retak halus yang mulai merambat apabila menerima beban kritis tertentu. Kc Mendefinisikan kombinasi kritis antara tegangan dan panjang retak. ( R.E. Smallman and R. J. Bishop, 1995, Modern physical Metallurgy and Material engineering 6^th Edition, a division of reed Educational & Proffesional Publishing Ltd.)

1.2.Tujuan

1.      Untuk mengetahui dan menganalisis bentuk perpatahan pada material yang diujikan.

2.      Untuk mengetahui cara pengujian impact suatu material.

3.      Untuk mengetahui harga impact (Hi).

4.      Untuk mengetahui sifat perpatahan Baja ST 42.

1.3. Manfaat

1.      Dapat mengetahui dan menganalisis bentuk perpatahan pada material yang diujikan

2.      Dapat mengetahui cara pengujian Impact suatu material

3.      dapat menegtahui harga impact (HI)

4.      Praktikum dapat menegtahui sifat perpatahan Baja ST 42

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Pengujian Impact (Pukul Takik)

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

A. Sistem pengujian pukul takik

Secara umum metode pengujian impak terdiri dari 2 jenis yaitu:

1.      Metode Charpy

2.      Metode Izod

1.    Uji Charphy

        Benda uji diletakkan secara mendatar dan ditahan pada sisi kiri & kanan. Kemudian benda dipukul pada bagian belakang takikan, letaknya persis di tengah. Takikan membelakangi pukulan (arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan).

2.    Uji Izod

        Pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi , dan arah pembebanan searah dengan arah takikan. 

        Benda uji dijepit pada satu ujungnya pada posisi tegak. Lalu benda uji ini dipukul dari sisi depan pada sisi ujung yang lain.

B.   Perpatahan Impact

Secara umum sebagaimana analisis perpatahan pada benda hasil uji takik maka perpatahan impak digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu:

1.      Perpatahan berserat (fibrous fracture), yang melibatkan mekanisme pergeseran bidang-bidang kristal di dalam bahan (logam) yang ulet (ductile). Ditandai dengan permukaan patahan berserat yang berbentuk dimpel yang menyerap cahaya dan berpenampilan buram.

2.      Perpatahan granular/kristalin, yang dihasilkan oleh mekanisme pembelahan (cleavage) pada butir-butir dari bahan (logam) yang rapuh (brittle). Ditandai dengan permukaan patahan yang datar yang mampu memberikan daya pantul cahaya yang tinggi (mengkilat).

3.      Perpatahan campuran (berserat dan granular). Merupakan kombinasi dua jenis perpatahan di atas, yaitu kombinasi antara perpatahan berserat dan perpatahan granular.

C.   Macam-Macam Takikan

 Jenis-jenis takikan/ notch yang terdapat pada pengujian impact:

1.      Takik Segitiga “V”

Memiliki energi impact yang paling kecil, sehingga paling mudah patah. Hal ini disebabkan karena distribusi tegangan hanya terkonsentrasi pada satu titik saja, yaitu pada ujung takikan.

2.      Takik Setengah Lingkaran “U”

Memiliki energi impact yang terbesar karena distribusi tegangan tersebar pada setiap sisinya, sehingga tidak mudah patah.

3.      Takik Segi Empat

Memiliki energi yang lebih besar pada takikan segitiga karena tegangan terdistribusi pada 2 titik pada sudutnya.

D.   Temperatur Transisi

Informasi lain yang dapat dihasilkan dari pengujian impak adalah temperatur transisi bahan. Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda-beda. Pada pengujian dengan temperatur yang berbeda-beda maka akan terlihat bahwa pada temperatur tinggi material akan bersifat ulet (ductile) sedangkan pada temperatur rendah material akan bersifat rapuh atau getas (brittle).

  

E.   Patah Getas dan Patah Ulet

      Secara umum perpatahan dapat digolongkan menjadi 2 golongan umum yaitu :

1.      Patahan Getas

      Patahan yang tejadi pada bahan yang getas.

            Patahan yang ditandai oleh adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi, tanpa terjadi deformasi kasar, dan sedikit sekali terjadi deformasi mikro.

•      Contoh : Patahan pada besi tuang.

Ciri-ciri patah getas:

•      Penjalaran retak yang lebih cepat dibanding patah ulet

•      Penyerapan energi yang lebih sedikit

•      Tidak disertai dengan deformasi plastis 

•      Permukaan patahan pada komponen yang mengalami patah getas terlihat mengkilap, granular dan relatif rata.

2.      Patahan Ulet / Liat

      Patahan yang terjadi pada bahan yang lunak.

            Patahan yang ditandai oleh deformasi plastis yang cukup besar, sebelum dan selama proses penjalaran retak.

•      Contoh : Patahan pada baja lunak, tembaga dsb.

      Ciri-ciri patah ulet :

•      terjadi penyerapan energi

•      adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan

•      permukaan patahan nampak kasar ,berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu.

3.      Patahan Getas Ulet

Patahan yang terjadi pada bahan yang cukup kuat, namun ulet. Gejala ini disebut transisi ulet-getas.

•      Contoh : Patahan pada baja temper.

Terdapat 3 faktor dasar yang mendukung tesrjadinya patah dari benda ulet menjadi patah getas :

1.      Keadaan tegangan 3 sumbu / takikan.

Karena keadaan tegangan menjadi rumit terhadap dua atau tiga sumbu disebabkan oleh pangkal takikan, maka terjadi peningkatan yang mencolok dari tegangan mulur dan patah getas pun mudah terjadi.

2.      Suhu / temperature yang rendah.

Makin rendah temperatur maka semakin mudah terjadi patah getas.

3.      Laju regangan yang tinggi / laju pembebanan yang cepat.

Peningkatan tegangan mulur yang sangat, ditandai oleh peningkatan laju regangan yang mengakibatkan patah getas.

(http://lek-lut16.blogspot.co.id/2014/05/pengujian-pukul-takik-destructive-test.html)

F.   Perhitungan Energi

Dimana :

E = Energi yang diserap benda uji.

E = m . g ()

m = Massa bandul.

g = Percepatan gravitasi.

= Tinggi bandul awal.

= .

= Tinggi bandul akhir.

A = Luas penampang patahan.

A = b 

b = lebar benda uji.

 = Tebal benda uji.               = Dalam takikan.

Apabila bandul diangkat sehingga mencapai ketinggian h, maka bandul mengandung energi potensial sebesar m . g . h dan bila dilepaskan maka bandul akan berayun setinggi h₂ = h_1, kecuali spesimen nya sudah dipasang maka ada energi yang diserap, tergantung dari ketinggian bandul tersebut, pematahan spesimen akan berkurang sebagian energi karena diserap oleh spesimen.

Setelah kita masukkan harga h ( h dan H ) maka :

Ep = m . g . h ( cos – cos )

Maka nilai impactnya atau nilai pukul takik adalah :

Dimana :

K = Nilai impact

L = Panjang bandul

Perpatahan adalah pemisahan atau pemecahan suatu benda padat menjadi dua bagian atau lebih yang diakibatkan oleh adanya regangan. Proses perpatahan terdiri dari dua tahap yaitu timbulnya retakan dan perpanjangan retakan.

Perpatahan terjadi dalam beberapa cara, tergantung pada keadaan regangan laju pembebanan dan temperatur. Patah dapat digolongkan dalam 2 katagori logam, umumnya akan mengalami patah getas akibat deformasi yang terjadi mempunyai regangan yang tinggi. Hal ini dapat terjadi bila beban dikenai tiba – tiba, disebabkan oleh kecepatan regangan yang tinggi ada juga faktor – faktor lainnya seperti karena konsentrasi tegangan adanya takikan dan karena suhu yang rendah.

Untuk mengetahui sifat – sifat tersebut maka dilakukan percobaan pukul takik (Impact test). Percobaan ini dilakukan dengan memberi pukulan pada batang besi atau material lainnya yang diberikan takikan dan karena suhu rendah menurut standar yang telah ditentukan. Pukulan ini dihasilkan oleh ayunan Baneul tersebut dengan kecepatan tertentu pula dan bahan yang diterima oleh batang uji tersebut merupakan bahan dinamis. Makin besar tahan daya terhadap pukulan maka lebih besar pula kekuatan pukulan dari bahan tersebut dan umumnya makin liat.

Dalam kekuatan pukul dan suhu tertentu akan menghasilkan pukulan yang berbeda. Suhu yang lebih tinggi akan lebih besar harga pukul yang berbeda. Apabila suhu lebih besar maka akan lebih besar harga pukul dan lebih liat sifat bahan nya, dan begitu pula sebaliknya.

Prinsip kerja bandul adalah benda jatuh bebas sehingga besarnya energi yang terkandung dalam pendulum adalah :

Energi = m . g . h

Dimana :

m = massa

g = Grafitasi

h = Tinggi bandul

yaitu patah liat dan patah getas. Patah liat ditandai dengan deformasi palstis yang cukup besar selama penjalaran retakan. Patah getas ada kaitannya dengan pembelahan kristalionik, kecenderungan terjadi pada getas akan bertambah besar apabila temperature turun, laju regangan bertambah besar dan tegangan yang bekerja adalah tegangan tiga sumbu.

Berdasarkan yang telah ditentukan dalam uji impak adalah bekerja persatuan luas.

Harga impak ditentukan oleh beberapa factor antara lain nya :

1.      Bentuk dan ukuran takikan

2.      Kecepatan, pembebanan dan regangan

3.      Temperature

Macam – macam cirri bentuk patahan

1.      Patahan ulet disebabkan tegangan geser dengan cirri antara lain : berserat, permukaannya kasar, gelat, dan terlihat sempat terjadi deformasi plastis. Hal tersebut terjadi disebekan oleh kekuatan butir yang lebih kuat dari kekuatan batas butir sehingga jalur patahan terletak pada batas butir.

2.      Patah getas disebabkan oleh tegangan normal dengan ciri – ciri antara lain : tidak berserat, permukaannya halus, mengkilap, dan tidak terlihat adanya deformasi plastis. Hal tersebut disebabkan oleh kekuatan batas butir yang lebih kuat dari kekuatan butir sehingga jalur patahan membelah butir – butir pada specimen tersebut.

.

Bentuk dan dimensi uji impak berdasarkan ASTM E23-56T

Gambar Impact

BAB III

METODE PRAKTIKUM

3.1. Alat dan Bahan yang digunakan

a.       Impact testing machine

b.      Jangka Sorong

c.       Furnace

d.      Dry ice

e.       Thermometer

f.       Kikir

g.      Sampel uji impact baja ST42 (5 Buah)

3.2. Cara melakukan praktikum

a.       Dengan menggunakan jangka sorong melakukan mengukur luas area di bawah takik dari sempel – sempel uji mencatat hasil pengukuran di dalam lembar data.

b.      Mempersiapkan sampel untuk temperature ruang

c.       Menguji satu persatu sampel

·         Memastikan jarum skala berwarna merah sebagai penunjuk harga impact material berada pada posisi nol

·         Memutar handel untuk menaikkan pendulum hingga jarum penunjuk beban berwarna hitam mencapai batu merah.

·         Meletakan benda uji pada tempatnya dengan tukik membelakangi arah datangnya pendulum. Memastikan benda uji tepat berada di tengah.

·         Bila benda uji telah siap. Menarik center seting ke posisi semula. Jangan sekali – kali meninggalkan centre setting di belakang benda uji karena akan ikut mengalami tumbukan dari pendulum.

·         Berhati – hati, untuk tidak berdiri pada garis ayunan gaya pendulum. Bersiap melakukan pengujian pada posisi disimpan alat uji.

·         Mengayunkan pendulum dan menumbuk benda uji.

·         Melakukan pengereman dengan menarik tuas rem sehingga ayunan pendulum dapat dikurangi.

·         Membaca nilai yang ditunjukkan oleh jarum merah pada skala yang sesuai (300 joule). Menghitung harga impact material dengan rumus dasar.

·         Mengambil benda uji dan mengambil gambar patahannya.

·         Mengulangi pengujian untuk sampel lainnya.

BAB IV

PENGOLAHAN DATA

gambar specimen:

 

                                                                                                             a

                                                                                                    b

keterangan :

a = tinggi dibawha tekuk (mm)

b = lebar sampel (mm)

A = luas penampang dibawah tekuk (mm)

Hi = harga impact (E/A) (

no	T (c)	a (mm)	b (mm)	A (mm2)	E(joule)	HI (jouloe/mm2)	Bentuk patahan	Deskripsi patahan
1	29	3	7,1	21,3	98	4,601	(a)	Getas
2	29	3	6,9	20,7	72	3,478	(b)	Getas
3	29	3	6,9	20,7	72	3,478	(c)	Getas
4	29	3	6,9	20,7	54	2,609	(d)	Getas
5	29	3	6,9	20,7	76	3,671	(e)	Ulet

              (a)                            (b)                          (c)                          (d)                            (e)

BAB V

ANALISA DATA

a.       Mencari Luas Penampang

A = b ()

A = b x a

1.      A = 7,1 x 3 = 21,3

2.      A = 6,9 x 3 = 20,7

3.      A = 6,9 x 3 = 20,7

4.      A = 6,9 x 3 = 20,7

5.      A = 6,9 x 3 = 20,7

b.      Mencari Energi yang di serap benda uji

E = m . g (

m = 36 Kg

g = 9,8

Mencari

 = R (1 – cos  )

 = 0,95 ( 1 – cos

      = 0,95 ( 1 - 0)

      = 0,95 mm

Karena sudah di ketahui melalui alat uji maka tidak perlu di hitung.

1.      E = 98 joule

2.      E = 72 joule

3.      E = 72 joule

4.      E = 54 joule

5.      E = 76 joule

c.       Mencari Harga Impact

 E/A

1.      HI =  = 4,601J/

2.      HI =  = 3,478J/

3.      HI =  = 3,478J/

4.      HI =  = 2,609J/

5.      HI =  = 3,671J/

No	HI (J/mm2	(x-xrata)	(x-xrata)^2
1	4,601	1,0336	1,0683
2	3,478	-0,0894	0,0079
3	3,478	-0,0894	0,0079
4	2,609	-0,9584	0,9185
5	3,671	0,1036	0,0107
	17,837		2,0135

·         Nilai rata – rata

.=

=

=3,5674

1.       = 4,601- 3,5674= 1,0336

2.       = 3,478- 3,5674= -0,0894

3.       = 3,478- 3,5674= -0,0894

4.       = 2,609- 3,5674= -0,9584

5.       = 3,671 - 3,5674= 0,1036

·         Standart Deviasi

SD =

      =

=

       = 0,70943

·         Simpangan rata – rata

 =

=

      =

       = 0,3172

·         Kesalahan Relative

Kr  =  x 100%

       =  x 100%

= 8,891%

·         Keseksamaan

K = 100% - Kr

    = 100% - 8,891%

    = 91,1 %

·         Hasil Pengukuran

Hp =x+-sdrata2  = 3,5674+ 0,3172= 3,8846

                     = 3,5674- 0,3172= 3,2502

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil pengujian impact yang dilaksanakan, bahwa spesiment diuji sebanyak 5 kali dan memiliki karateristik patahan yang sama yaitu patahan ulat karena bentuk patahan yang memasuki karakteristik patahan ulet. Dan harga impact rata – rata adalah 0,2959. Percobaan impact yang telah di lakukan untuk mengetahui hasil dari patahan dari bahan yang sama yaitu ST42.