Laporan Uji Impact ( Uji Ketahanan ) Metalurgi

Laporan Uji Impact 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.   Latar Belakang

Pengujian impact merupakan salah satu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut, inilah yang membedakan pengujian tarik dan kekerasan. Dimana pembebanan dilakukan secara perlahan – lahan. Pengujian impact merupakan suatu usaha untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam peralatan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi, melainkan secara tiba – tiba, contoh deformasi pada bumper mobil saat terjadinya kecelakaan. (Laboratorium Teknik Mesin Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin 

Logam merupakan salah satu material yang sangat penting bagi kebutuhan orang banyak. Logam mempunyai sifat – sifat istimewa yang menjadi dasar penggunaannya. Salah satu sifat yang dimiliki oleh logam adalah sifat mekanik. Sifat – sifat mekanik yang dimiliki oleh logam antara lain kekuatan, kekerasan, ketangguhan, keuletan, mampu bentuk dan mampu las. Salah satu sifat yang pentig adalah ketangguhan. Sifat ketangguhan adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban kejut. Ketangguhan suatu logam merupakan gabungan antara kekuatan dan keuletan logam tersebut. Sifat suatu logam sangat diperlukan baik pada temperature tinggi ataupun rendah (http://www.b4t.go.id/fasilitas/laboratorium/lab-logam/)

Mengingat pentingnya melakukan pengujian impact untk mengetahui ketangguhan suatu nilai ketangguhan logam, maka dilakukanlah pratikan pengujian impact terhadap suatu logam. Hal ini dimaksudkan agar pratikan mengetahui tentang cara melakukan pengujian impact yang baik terhadap suatu logam dan diharapkan mampu menganalisa hasil pengujian impact yang telah didapatkan.

1.2.   Tujuan

Pada pengujian ini terdapat beberapa tujuan, antara lain:

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

2.      Untuk mengetahui cara pengujian impact suatu material.

3.      Untuk dapat mengetahui harga impact (Hi).

4.      Mengetahui sifat perpatahan baja ST 42.

1.3.   Manfaat

1.      Praktikan dapat menegtahui harga impact (HI)

2.      Praktikum dapat mengetahui sifat perpataha Baja ST 42

BAB II

DASAR TEORI

Pengujian Impact

Bertujuan untuk mengetahui ketangguhan logam akibat pembebanan kejut pada beberapa macam kondisi suhu. Ketangguhan adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk mematahkan bahan. Suatu bahan ulet dengan kekuatan yang sama dengan bahan rapuh akan memerlukan energi perpatahan yang lebih besar dan mempunyai sifat tangguh yang lebih baik. Penurunan ketangguhan dapat berakibat fatal, oleh karena itu ketangguhan perlu diukur atau dikuantifitasikan secara konvensional yang mana hal tersebut dilakukan dengan uji impact/benturan.

Test dalam pengujian impact ada dua, yaitu:

1.      Drop Weight Test

Dikembangkan oleh laboratorium riset Naval, standarisasinya berdasarkan ASTM adalah ASTM E 208-69. Test Naval (dikenal juga dengan Nil-Ductility-Transition Temperature Test) dimaksud untuk keperluan luas, yakni untuk mengetahui patah getas (brittle fracture) dari bahan baja.

2.      Notched Bar Test

Dikenal ada dua metode yang lazim digunakan, yakni:

a.      Metode Izod

Menggunakan batang impact cantilever. Benda uji Izod sangat jarang digunakan pada saat sekarang. Pada benda uji Izod mempunyai penampang lintang bujur sangkar atau lingkaran dan bertakik V di dekat ujung yang dijepit.

b.      Metode Charpy

Menggunakan batang impat yang ditumpu pada ujung-ujungnya. Benda uji Charpy mempunyai luas penampang lintang bujur sangkar dan mengandung takik V- , dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan kedalaman 2mm. Benda uji diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang tidak bertakik diberi beban impact dengan ayunan bandul. Benda uji akan melengkung dan patah pada laju regangan.

Suatu gaya luar yang bekerja pada suatu struktur atau benda dengan waktu kerja kurang dari sepertiga periode getaran alamiah terendah dari stuktur atau benda tersebut disebut dengan beban tumpukan ( Impact lead ).

Percobaan impak batang berkakik yang dilakukan Charpy dan Ised. bertujuan untuk menentukan kegetasan ( Britleness ) dan kekuatan tumbukkan atau ketangguhan benda uji.

Gambar 1. Pengujian Impak

Pada percobaan ini benda uji dipukul oleh suatu pendulum yang dilepas dari suatu ketinggian.tertentu. Energi yang diserap oleh benda uji dinyatakan sebagai harga impak, ( Impact value ) dihitung dari tinggi ayunan pendulum sesudah mematahkan benda uji. Pada percobaan ini metoda charpy, harga impak benda uji dihitung dengan persamaan :

Benda yang digunakan adalah batang logam segi empat berukuran 100 x 10 x 10 mm, yang diberikan takikan yang berbentuk V atau U sedalam 2 mm, seperti terlihat pada gambar 2.

Gambar 8. Benda Uji Impak

Pada pengujian impak ini, benda uji disamping dihitung dengan persamaan :

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 speciment nya sudah dipasang maka ada energi yang diserap, tergantung dari ketinggian bandul tersebut, pematahan speciment akan berkurang sebagian energi karena diserap oleh speciment.

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

Ep = m . g . h ( cos  – cos  )

Maka nilai impak nya atau nilai pukul takik adalah :

Dimana :

K = Nilai impak

L = Panjang bandul

Perpatahan adalah pemisahan atau pemecahan suatu benda padat mrnjadi dua bagian atau lebih yang diakibatkan 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 temperature. 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 lain nya 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 lain nya yang diberikan takikan dan karena suhu rendah menurut standart 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 ( )	E (Joule)	Hi (J/	Bentuk patahan
1	29	5,5	7,25	39,87	13	0.3260	Patahan ulet
2	29	5,5	7,25	39,87	17	0,4263	Patahan ulet
3	29	5,8	7,25	42,05	12	0,2853	Patahan ulet
4	29	5,5	7,25	39,87	15	0,3762	Patahan ulet
5	29	5,5	7,25	39,87	17	0,4263	Patahan ulet

BAB V

ANALISA DATA

a.       Mencari Luas Penampang

A = b ( )

A = b x a

1.      A = 7,25 x 5,5 = 39,87

2.      A = 7,25 x 5,5 = 39,87

3.      A = 7,25 x 5,8 = 42,05

4.      A = 7,25 x 5,5 = 39,87

5.      A = 7,25 x 5,5 = 39,87

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 = 150 – 137 = 13 Joule

2.      E = 150 – 133 = 17 Joule

3.      E = 150 – 138 = 12 Joule

4.      E = 150 – 135 = 15 Joule

5.      E = 150 – 133 = 17 Joule

c.       Mencari Harga Impact

1.    HI =  = 0.3260 J/

2.    HI =  = 0,4263 J/

3.    HI =  = 0,2853 J/

4.    HI =  = 0,3762 J/

5.    HI =  = 0,4263 J/

No	HI (J/	)
1	0,3260	- 0.04202	0,001765
2	0,4263	0,05828	0,003396
3	0,2853	- 0,08272	0,006842
4	0,3762	0.00818	0,000066
5	0,4263	0,05828	0,003396
	1,8401		0,015465

·         Nilai rata – rata

.  =  

        =

        = 0,36802

1.    = 0,3260 - 0,36802 = - 0.04202

2.    = 0,4263 - 0,36802 = 0,05828

3.    = 0,2853 - 0,36802 = - 0,08272

4.    = 0,3762 - 0,36802 = 0.00818

5.    = 0,4263 - 0,36802 = 0,05828

·         Standart Deviasi

SD =  

      =

      =

       = 0,062177

·         Simpangan rata – rata

 =

      =

      =

       = 0,027807

·         Kesalahan Relative

Kr  =  x 100%

       =  x 100%

      = 7,55 %

·         Keseksamaan

K = 100% - Kr

    = 100% - 7,55%

    = 92,45 %

·         Hasil Pengukuran

Hp =  = 0,36802 + 0,027807 = 0,395827

                     = 0,36802 - 0,027807  = 0,340213

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 0,36802. Percobaan impact yang telah di lakukan untuk mengetahui hasil dari patahan dari bahan yang sama yaitu ST42.

Share this post