Pengujian Impak.docx

BAB III PENGUJIAN IMPAK

1.1 Tujuan Tujuan praktikum pengujian Impak yaitu : 1. Mengukur keuletan dan kegetasan bahan terhadap beban tiba tiba 2. Mengetahui perbedaan antara sifat ulet dan sifat getas

1.2 Teori Dasar Uji impact adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan yang cepat (rapid loading). Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan pengujian tarik dan kekerasan, dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan datang secara tiba-tiba, contoh deformasi pada bumper mobil pada saat terjadinya tumbukan kecelakaan(Abdi.2014). Dasar pengujian impak adalah penyerapan energy potensial dari beban yang berayun dari suatu ketinggian dan menumbuk benda yang diuji tersebut sampai mengalami deformasi ( patahan ). Pada pengujian ini banyak energy yang diserap oleh bahan untuk terjadinya patahan.setalah benda uji patah akibat seformasi, bandul melanjutkan ayunan sehingga posisi h( end of swing). Bila bahan tersebut tangguh yaitu makain mampu menyerap energy lebih besar, maka makin rendah posisi h(end of swing). Suatu material dikatakan tangguh bila memiliki kemampuan menyerap beben kejut yang besar tanpa terjadi retak / terdeformasi dengan mudah.Pada pengujian impak, energy yang diserap oleh benda uji biasanya dinyatakan dalam satuan joule dan dibaca langsung pada skala (dial).Petunjuk yang dikalibrasi yang

terdapat pada mesin pengujian.Harga impak (HI) suatu bahan yang diuji dengan charpy diberikan oleh.

HI=

𝐸 𝐴

Dimana: E= Energi yang diserap( joule) A= Luas penampang dibawah rakit ( mm) (Agungkrisfani.2014)

Sifat keuletan suatu bahan dapat diketahui dari pengujian tarik dan pengujian impact, tetapi dalam kondisi beban yang berbeda. Beban pada pengujian impact seperti yang telah dijelaskan diatas adalah secara tiba-tiba, sedangkan pada pengujian tarik adalah perlahan-lahan. Dari hasil pengujian tarik dapat disimpulkan perkiraan dari hasil pengujian impact. Tetapi dari pengujian impact dapat diketahui sifat ketangguhan logam dan harga impact untuk temperatur yang berbeda-beda, mulai dari temperatur yang sangat rendah (-30oC) sampai temperatur yang tinggi. Sedangkan pada percobaan tarik, temperatur kerja adalah temperatur kamar. Ada dua macam metode uji impact, yakni metode charpy dan izod, perbedaan mendasar dari metode itu adalah pada peletakan spesimen, Pengujian dengan menggunkan charpy lebih akurat karena pada izod pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya(Abdi.2014). 1.

Secara umum metode pengujian impak terdiri dari dua jenis yaitu: Metode Charpy Pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal/mendatar, dan arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan. Batang impak biasa, banyak di gunakan di Amerika Serikat. Benda uji Charpy mempunyai luas penampang lintang bujursangkar (10 x 10 mm) dan

mengandung takik V-45o, dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan kedalaman 2 mm. Benda uji diletakan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang tak bertakik diberi beban impak dengan ayunan bandul (kecepatan impak sekitar 16 ft/detik). Benda uji akan melengkung dan patah pada laju regangan yang tinggi, kia-kira 103 detik.

(yopyhenpristian.2013)

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 dan Izod. Metode Charpy V Notch (CVN) banyak digunakan di Amerika sedangkan metode Izod banyak digunakan di Inggris (Eropa). Pada pengujian 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 pada bagian luar spesimen yang sejajar dengan takikan



Energi yang diserap oleh spesimen dihitung berdasarkan perbedaan energi potensial 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 penyerapan energinya 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 12

EM

EP

EP

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 pembebanan

Semakin 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 =AE=A mg(h h ) 1 2 Keterangan : m = massa bandul pemukul g = percepatan gravitasi h1 = beda tinggi pusat bandul & spesimen sebelum pemukulan h 2 = beda tinggi pusat bandul & spesimen setelah pemukulan h1, EM=EP1=m.g.h1 h2, EM=EP2=m.g.h2 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 h 2 , energi mekaniknya merupakan penjumlahan antara energi potensial di h 2 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 dan ketangguhan pada material. Pada suatu material terjadi perubahan sifat dari ulet menjadi getas akibat penurunan temperatur. Terdapat pula material yang tidak

1.3 Tata cara praktikum 1.3.1 Skema proses

Siapkan alat dan bahan

Kalibrasi alat ukur

Pasang spesimen dengan metoda charpy

Lakukan pengujian

Perhatikan skala, dan catat hasil pengujian

1.3.2 Penjelasan skema proses a. Siapkan alat alat yang akan digunakan pada saat pengujian impak. b. Kalibrasi alat ukurnya terlebih dahulu misalnya di skala 150 c. Jika sudah di kalibrasi tentukan terlebih dahulu dengan melepaskan beban, Jika sudah tahan dan pasang kembali beban. Lihatlah skalanya, jika skalanya menunjukan pada angka 150 maka kalibrasinya tepat, jika kurang dari 150 maka tambahlah skala tersebut agar tepat di 150, tetapi apabila lebih maka kurangkan sampai hasilnya 150. d. Setelah itu pasang spesimennya dengan metoda charpy yaitu posisinya membelakangi alat. e. Kemudian lepaskan beban dan biarkan alat memotong spesimen lalu jika beban naik keatas tahan dan pasang lagi beban tersebut pada alat. f. Perhatikan skala yang ditunjukan, lalu sesuaikan dengan skala dan catat hasil dari pengujian yang telah dilakukan.

1.4 Alat dan Bahan 1.4.1 Alat Adapun alat yang digunakan antara lain : a) Jangka Sorong b) Alat uji impak charpy

1.4.2 Bahan Adapun bahan yang digunakan antara lain : 1) Mika 2) Baja

1.5 Pengumpulan dan Pengolahan Data 1.5.1 Pengumpulan Data DATA

SPESIMEN KE1

2

Baja

Mika

Panjang (mm)

100,06

65,06

Lebar (mm)

10,06

11,7

Tebal (mm)

11,07

11,08

Kedalaman Takikan (mm)

4,04

1,07

Luas Penampang (mm2)

70,72

110,81

Metoda Pengujian

Charpy

Charpy

Temperatur uji (OC)

25

25

Massa Pendulum (kg)

10

5

Panjang Pendulum (m)

1

0,5

Sudut Awal (º)

150

150

Sudut Pantul (º)

98

104

Energi Impact (Joule)

72,68

15,60

Harga Impact (J/mm2)

1,027

7,103

10

10

Material

Percepatan Gravitasi (m/s2)

1.1.1 Pengolahan Data

3

4

 Baja Diketahui Panjang (mm) : 100.06 Lebar (mm) : 10.06 Tebal (mm) :11.07 Kedalaman takikan : 11.07-07.03 = 4.04 1. Luas penampang Baja A = L(t – kedalaman takikan) = 10.06(11.07-4.04) =70.72mm2 2. Energi impak Massa : 10kg Panjang (r): 1m Sudut awal (𝛼) : 150𝑜 Sudut awal (𝛽): 98𝑜 Gravitasi (g) : 10 m/s2 EI = m.g.r( cos 𝛽 –cos𝛼) =10.10.1(cos98-cos150) =72,68 Joule 3. Harga Impak HI =

EI A

70.72

=72,68 =1.027 J/mm2

 Mika Diketahui Panjang (mm) : 65.06 Lebar (mm) : 11.07 Tebal (mm) : 11.08 Kedalaman takikan (mm) : 11.08-10.01=1.07 1. Luas penampang A = L(t-kedalaman takikan) =11.07(11.08-1.07) =110.81mm2 2. Energi impak Massa : 5kg

Panjang (r): 0.5m Sudut awal (𝛼) : 150𝑜 Sudut awal (𝛽): 104𝑜 Gravitasi (g) : 10 m/s2 EI = m.g.r( cos 𝛽 –cos𝛼) =5.10.0,5(cos104-cos150) =15.60 Joule 3. Harga Impak HI =

EI A

=

110.81 15.60

J 2

= 7.103 mm

1.6 Analisa dan Pembahasan Pada praktikum pengujian impak ini menggunakan dua spesimen yaitu adalah baja dan mika, masing-masing spesimen tersebut mempunyai panjang, lebar, tebal dan kedalaman takikan yang berbeda. Untuk mengetahui panjang, lebar, tebal dan kedalaman dari masing-masing spesimen tersebut harus menggunakan alat yaitu jangka sorong. Telah didapatkan pamjang spesimen baja 100,6 mm, lebar 10,06 mm, tebal 11,07 mm, dan kedalaman takikan 4,04 mm, untuk spesimen mika sendiri telah didapatkan panjang 65,06 mm, lebar 11,07 mm, tebal 11,08 mm, dan untuk kedalaman takikan nya 1,07 mm, dan setelah itu berlanjut pada pengujian impak, pada pengujian ini alat yang digunakan yaitu impak charpy, setelah itu ada beberapa langkah-langkah yang harus dilakukan sebelum memulai pengujian, pertama langkah yang harus dilakukan adalah kalibrasi terlebih dahulu alat impak charpy sampai skala a150, lalu setelah di kalibrasi tentukan terlebih dahulu dengan melepaskan beban, jika sudah tahan kembali beban pada titik awal, hal ini bertujuan untuk mamastikan apakah skala tersebut masih pada angka 150 atau tidak, jika masih belum sampai pada skala 150 maka tambahkanlah skala tersebut sampai 150, dan jika melebihi skala 150 maka tinggal kurangkan sampai skala 150. Dan jika sudah benar-benar pada skala 150 pasang spesimennya dengan metoda charpy, untuk metoda charpy ini cara nya spesimen harus tepat membelakangi alat pengujian, selanjutnya lepaskan beban dan biarkan sampai beban tersebut memotong spesimen baja dan mika, setelah itu catata hasil pengujian. Pada pengujian tersebut ada yang membedakan di saat menguji spesimen baja dan mika, yang membedakannya yaitu, jika pada saat menguji spesimen mika pantulan beban itu balik lagi sampai pada titik awal pelepasan beban, berbeda pada saat pengujian spesimen baja yang dimana beban tidak balik lagi kepada titik awal. Hal ini di karenakan spesimen baja itu memiliki sifat ulet dan berbeda dengan spesimen mika yang dimana mempunyai sifat getas, sifat getas itu sendiri yaitu terjadi secara tibatiba tanpa ada deformasi plastis terlebih dahulu sehingga tidak tampak gejala-gejala

spesimen tersebut akan patah, tempo terjadinya patah lebih cepat, dan bidang patahan relatif tegak lurus, dan untuk sifat ulet yaitu ciri-cirinya ada reduksi luas penampang patahan, tempo terjadinya patah lebih lama, dan untuk permukaan patahannya terdapat garis-garis fibrosa. Setelah selesai pada proses pengujian yang pertama telah didapatkan luas penampang baja sebesar 70,72 mm, angka tersebut didapatkan dari rumus luas penampang, dan untuk mika telah didapatkan sebesar 110,81 mm, menggunakan rumus yang sama, lebar panjang,tebal dan kedalaman masing-masing spesimen telah didapat dari hasil pengukuran menggunakan jangka sorong. Langkah selanjutnya mencari energi impak dari masing masing spesimen, untuk baja didapatkan angka sebesar 72,68 joule dan mika sebesar 15,60 joule, hasil tersebut didapatkan dari rumus massa pendulum dikali gravitasi dikali panjang pendulum di kali sudut pantul dan di kurangi sudut awal . Dan untuk yang terakhir menentukan harga impak dari masing-masing spesimen, baja didapatkan angka 1,027 dan mika 7,103 didapatkan dari rumus energi impak di bagi luas penampang.

1.7 Kesimpulan 1. Spesimen baja memiliki sifat ulet dikarenakan pada saat pengujian, beban alat uji tidak kembali lagi pada titik awal , untuk sifat ulet yaitu ciri-cirinya ada reduksi luas penampang patahan, tempo terjadinya patah lebih lama, dan untuk permukaan patahannya terdapat garis-garis fibrosa.

2. Spesimen mika memiliki sifat getas dikarenakan pada saat pegujian, beban alat uji balik lagi pada titik awal pelepasan beban, sifat getas itu sendiri yaitu terjadi secara tiba-tiba tanpa ada deformasi plastis terlebih dahulu sehingga tidak tampak gejala-gejala spesimen tersebut akan patah, tempo terjadinya patah lebih cepat, dan bidang patahan relatif tegak lurus.