Bab Ii.docx

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Pendahuluan Pengujian tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material

terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Pengujian tarik adalah dasar dari pengujian mekanik yang dipergunakan pada material. Dimana spesimen uji yang telah distandarisasi, dilakukan pembebanan uniaxial sehingga spesimen uji mengalami peregangan dan bertambah panjang hingga akhirnya patah. Pengujian tarik relatif sederhana, murah dan sangat terstandarisasi dibanding pengujian lain. Hal-hal yang perlu diperhatikan agar penguijian menghasilkan nilai yang valid adalah; bentuk dan dimensi spesimen uji, pemilihan grip, dan lain-lain[1]. 1.

Bentuk dan Dimensi Spesimen uji Spesimen uji harus memenuhi standar dan spesifikasi dari ASTM E8

atau D638 yaitu dengan standarisasi spesimen uji seperti terlihat pada gambar 2.1. Bentuk dari spesimen penting karena kita harus menghindari terjadinya patah atau retak pada daerah grip atau yang lainnya. Jadi standarisasi dari bentuk spesimen uji dimaksudkan agar retak dan patahan terjadi di daerah gage length. 2.

Grip and Face Selection Face dan grip adalah faktor penting. Dengan pemilihan setting yang

tidak tepat, spesimen uji akan terjadi slip atau bahkan pecah dalam daerah

4

grip (jaw break). Ini akan menghasilkan hasil yang tidak valid. Face harus selalu tertutupi di seluruh permukaan yang kontak dengan grip. Agar spesimen uji tidak bergesekan langsung dengan face.

Gambar 2.1 Standarisasi Spesimen Uji[1] Uji tarik banyak digunakan untuk menghasilkan dasar-dasar desain informasi pada kekuatan suatu material dan sebagai pengujian untuk mendapatkan spesifikasi dari suatu material. Spesimen uji diberi beban gaya tarik uniaxial yang bertambah secara kontinu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji. Hasil yang didapat dari pengujian tarik adalah nilai proof stress, yield point, tensile strength, elongation, fracture strength dan reduction ofarea[1]. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Pada uji tarik, benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah besar secara kontinu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji. Contoh mesin uji tarik ditunjukan pada gambar 2.2 di bawah ini[2]:

5

Force Movable crosshea d

Grip

Diameter

Gage lengt h Grip

Gambar 2.2 Mesin Uji Tarik Dilengkapi Spesimen Ukuran Standar[2]

2.3

Kurva Tegangan-Regangan Kurva tegangan-regangan teknik dibuat dari perpanjangan benda uji

(Gambar 2.3). Tegangan yang digunakan pada kurva adalah tegangan membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan teknik, s, tersebut diperoleh dengan cara membagi beban, F, dengan luas awal penampang lintang, Ao, benda uji[1][2]: F

S= A ................................................................. (2.1) 0

Regangan yang digunakan untuk kurva tegangan-regangan teknik adalah regangan linier rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan panjang ukur (gage length) benda uji dengan panjang awal. e=

L-L0 L0

.............................................................. (2.2)

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakuan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, suhu dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian.

6

Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva teganganregangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan dan pengurangan luas. Dan parameter pertama adalah parameter kekuatan; sedangkan dua yang terakhir menyatakan keliatan bahan[2]. Regangan pada saat patah Regangan seragam

s

Kekuatan luluh ofset Kekuatan tarik Tegangan patah

e Gambar 2.3 Kurva Tegangan-Regangan Teknik

[2]

Bentuk kurva tegangan-regangan yang umum (Gambar 2.3) memerlukan penjelasan lebih lanjut. Pada daerah elastis tegangan berbanding lurus terhadap regangan. Apabila beban melampaui nilai yang berkaitan dengan kekuatan luluh, maka benda mengalami deformasi plastis bruto. Deformasi pada daerah ini bersifat permanen, meskipun bebannya dihilangkan. Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi plastis yang kontinu akan bertambah besar dengan bertambahnya regangan plastis, sebagai contoh, pengerasan-regang logam. Volume benda uji selama deformasi plastis tetap konstan, AL = AoLo, dan sejalan dengan terjadinya perpanjangan benda uji, maka luas penampang lintang sepanjang benda uji mengalami penurunan yang seragam[2]. Pada mulanya pengerasan regang lebih besar dari yang dibutuhkan untuk mengimbangi penurunan luas penampang lintang benda uji dan tegangan teknik

7

(sebanding dengan beban F) yang bertambah terus, dengan bertambahnya regangan. Akhirnya dicapai suatu titik di mana pengurangan luas penampang lintang lebih besar dibandingkan pertambahan deformasi beban yang diakibatkan oleh pengerasan regang. Keadaan ini untuk pertama kalinya dicapai pada suatu titik dalam benda uji yang sedikit lebih lemah dibandingkan dengan keadaan tanpa beban. Seluruh deformasi plastis berikutnya terpusat pada daerah tersebut dan benda uji mulai mengalami penyempitan secara lokal. Karena penurunan luas penampang lintang lebih cepat daripada pertambahan deformasi akibat pengerasan regang, beban sebenarnya yang diperlukan untuk mengubah bentuk benda uji akan berkurang dan demikian juga tegangan teknik pada persamaan (1) akan berkurang dan terjadilah patah[2].

2.3

KekuatanTarik Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength)

(UTS) adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji[3]: Su =

Pmaks A0

........................................................... (2.3)

Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum dimana logam dapat menahan sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan. Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum, di mana logam dapat menahan

8

beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Akan ditunjukkan bahwa nilai tersebut kaitannya dengan kekuatan logam kecil sekali kegunaannya untuk tegangan yang lebih kompleks, yakni yang biasanya ditemui. Untuk berapa lama, telah menjadi kebiasaan mendasarkan kekuatan struktur pada kekuatan tarik, dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai[3].

2.4

Kekuatan Luluh Salah satu kekuatan yang biasanya diketahui dari suatu hasil pengujian tarik

adalah kuat luluh (yield strength). Kekuatan luluh (yield strength) merupakan titik yang menunjukan perubahan dari deformasi elastis ke deformasi plastis. Besar tegangan luluh dituliskan seperti pada persamaan 4, sebagai berikut[3]: Py

Ys = A ............................................................... (2.4) 0

Tegangan di mana deformasi plastis atau batas luluh mulai teramati tergantung pada kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar bahan mengalami perubahan sifat dari elastik menjadi plastis yang berlangsung sedikit demi sedikit, dan titik di mana deformasi plastis mulai terjadi dan sukar ditentukan secara teliti. Kekuatan luluhadalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Definisi yang sering digunakan untuk sifat ini adalah kekuatan luluhditentukan oleh tegangan yang berkaitan dengan perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis yang sejajar dengan elastis offset kurva oleh regangan tertentu. Di Amerika Serikat

9

offsetbiasanya ditentukan sebagai regangan 0,2 atau 0,1 persen (e = 0,002 atau 0,001)[3]: S0 =

Foffset A0

............................................................ (2.5)

2.5. Pengukuran Keuletan Keuletan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan beban pada daerah plastis tanpa terjadi perpatahan. Secara umum pengukuran keliatan dilakukan untuk memenuhi kepentingan tiga buah hal [4]: 1.

Untuk menunjukan perpanjangan di mana suatu logam dapat berdeformasi tanpa terjadi patah dalam suatu proses suatu pembentukan logam, misalnya pengerolan dan ekstrusi.

2.

Untuk memberi petunjuk secara umum kepada perancang mengenai kemampuan logam untuk mengalir secara pelastis sebelum patah.

2.6

Modulus Elastisitas Modulus

Elastisitas

adalah

ukuran

kekuatan

suatu

bahan

akan

keelastisitasannya. Makin besar modulus, makin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom, karena gaya-gaya ini tidak dapat dirubah tanpa terjadi perubahan mendasar pada sifat bahannya. Maka modulus elastisitas salah satu sifat-sifat mekanik yang tidak dapat diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas, atau pengerjaan dingin[4].

10

2.7

Ketangguhan Ketangguhan (toughness) adalah kemampuan menyerap energi pada daerah

plastik. Pada umumnya ketangguhan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan. Salah satu menyatakan ketangguhan adalah meninjau luas keseluruhan daerah di bawah kurva tegangan-regangan. Luas ini menunjukan jumlah energi tiap satuan volume yang dapat dikenakan kepada bahan tanpa mengakibatkan pecah. Ketangguhan (S0) adalh perbandingan antara kekuatan dan kueletan[5].