Tensile test (uji kekerasan)

 Berikut ini aku share ke teman-teman tentang uji tensile atau sering disebut uji kekerasan....

1.1              Prakttikum Tensile test

1.1.1    Tujuan Instruksional Umum :   Mahasiswa dapat melakukan pengujian tarik               

                                                       ( tensile test) terhadap suatu material.

            1.1.2    Tujuan Instruksional Khusus :        1. Mahasiswa mampu membuat diagram       

                                                            tegangan - regangan teknik dan sebenarnya

                                                            berdasarkan diagram beban - pertambahan panjang

                                                            yang di  dapat dari hasil pengujian.

                        2. Mahasiswa mampu menjelaskan, menganalisa

   sifat-sifat mekanik material yang terdiri dari

   kekuatan tarik  maksimum, kekuatan tarik luluh,

   reduction of area, elongation dan modulus

   elastisitas.

1.2.      Dasar Teori

Salah satu sifat mekanik yang sangat penting dan dominan dalam suatu perancangan konstruksi dan proses manufaktur adalah kekuatan tarik. Kekuatan tarik suatu bahan di dapat dari hasil uji tarik ( tensile test ) yang dilaksanakan berdasarkan standar pengujian yang telah baku seperti ASTM, JIS, DIN dan yang lainnya.

Untuk melakukan pengujian tarik, di buat spesimen dari material yang akan di uji terlebih dahulu sesuai standart yang di gunakan. Bentuk spesimen sebagaimana di tunjukkan pada gambar 1 sedangkan gambar 2 menunjukkan pengambilan spesimen untuk pengujian hasil pengelasan.

Pada pengujian tarik, spesimen di beri beban uji aksial yang semakin besar secara kontinyu. Sebagai akibat pembebanan aksial tersebut, spesimen mengalami perubahan panjang. Perubahan beban ( P ) dan perubahan panjang ( ) akan tercatat pada mesin uji tarik berupa grafik yang merupakan fungsi beban dan pertambahan atau lebih di kenal sebagai grafik P- .

Dari gambar 3 di atas tampak bahwa sampai titik p perpanjangan sebanding dengan pertambahan beban. Pada daerah inilah berlaku hukum Hooke, sedangkan titik p merupakan batas berlakunya hukum tersebut. Oleh karena itu titik p di sebut juga batas proporsional. Sedikit di atas titik p terdapat titik e yang merupakan batas elastis di mana bila beban di hilangkan maka belum terjadi pertambahan panjang permanen dan spesimen kembali ke panjang semula. Daerah di bawah titik e di sebut daerah elastis. Sedangkan di atasnya di sebut daerah plastis.

Di atas titik e terdapat titik y yang merupakan titik yield (luluh) yakni di mana logam mengalami pertambahan panjang tanpa pertambahan beban yang berarti. Dengan kata lain titik yield merupakan keadaan di mana spesimen terdeformasi dengan beban minimum. Deformasi yang yang di mulai dari titik y ini bersifat permanen sehingga bila beban di hilangkan masih tersisa deformasi yang berupa pertambahan panjang yang di sebut deformasi plastis. Pada kenyataannya karena perbedaan antara ke tiga titik p, e dan y sangat kecil maka untuk perhitungan teknik seringkali keberadaan ke tiga titik tersebut cukup di wakili dengan titik y saja. Dalam kurva titik y ditunjukkan pada bagian kurva yang mendatar atau beban relatif tetap. Penampakan titik y ini tidak sama untuk semua logam. Pada material yang ulet seperti besi murni dan baja karbon rendah, titik y tampak sangat jelas. Namun pada umumnya penampakan titik y tidak tampak jelas. Untuk kasus seperti ini cara menentukan titik y dengan menggunakan metode offset. Metode offset di lakukan dengan cara menarik garis lurus yang sejajar dengan garis miring pada daerah proporsional dengan jarak 0,2% dari regangan maksimal. Titik y di dapat pada perpotongan garis tersebut dengan kurva P- 

  

         Kenaikan beban lebih lanjut akan menyebabkan deformasi yang akan semakin besar pada keseluruhan volume spesimen. Beban maksimum di tunjukkan dengan puncak kurva sampai pada beban maksimum ini, deformasi yang terjadi masih homogen sepanjang spesimen. Pada material yang ulet ( ductile ), setelahnya beban maksimum akan terjadi pengecilan penampang setempat ( necking ), selanjutnya beban turun dan akhirnya spesimen patah. Sedangkan pada material yang getas ( brittle ), spesimen akan patah setelah tercapai beban maksimum.

1.2.1 Grafik Tegangan-Regangan Teknik         

Hasil pengujian yang berupa grafik atau kurva  tersebut sebenarnya belum menunjukkan kekuatan material, tetapi hanya menunjukkan kekuatan spesimen saja. Untuk mendapatkan kekuatan materialnya maka grafik  tersebut harus di konversikan ke dalam tegangan-regangan teknik (grafik  ). Grafik  di buat dengan asumsi luas penampang spesimen konstan selama pengujian. Oleh karena itu penggunaan grafik ini terbatas pada konstruksi yang man deformasi permanen tidak di perbolehkan terjadi. Berdasarkan asumsi luas penampang konstans tersebut maka persamaan yang di gunakan adalah :

        =P / A_o …………………………………………………………………( 1 )

      ……………………………………………………….( 2 )

        di mana      =tegangan teknik (kg / mm²)

                      P       = tegangan teknik (kg)

                      A_o     = luas penampang awal spesimen (mm²)

                           = regangan teknik (%)

                          = panjang awal spesimen (mm)

                           = panjang spesimen setelah patah (mm)

                          = pertambahan panjang (mm)

                                = 

Adapun langkah-langkah untuk mengkonversikan kurva  ke dalam grafik  adalah sebagai berikut:

1. Kurva  di ubah menjadi grafik  dengan cara menambahkan sumbu

          tegak sebagai P dan sumbu mendatar sebagai .

2. Menentukan skala beban (p) dan skala pertambahan panjang  pada grafik

         . Untuk menentukan skala beban bagilah beban maksimal yang di dapat  

     dari  mesin dengan tinggi kurva maksimal, atau bagilah beban yield (bila ada) 

     dengan   tinggi yield pada kurva. Sedangkan untuk menentukan skala pertambahan

     panjang,  bagilah panjang setelah patah dengan panjang pertambahan plastis pada

     kurva. Panjang pertambahan plastis adalah panjang pertambahan total di kurangi

     panjang  pertambahan elastis (pertambahan panjang sampai titik p atau titik y).

     Dari  perhitungan tersebut akan di dapatkan data:

1.      Skala beban (P)       1mm : ........... kg

2.   Skala pertambahan panjang        1mm : ........... mm

 3. Mengambil 3 titik di daerah elastis, 3 titik di sekitar yield ( termasuk y), 3 titik di

          sekitar beban maksimal  ( termasuk u ) dan satu titik patah ( f) . Tentukan besar 

          beban dan pertambahan panjang ke sepuluh titik tersebut berdasarkan skala yang           telah di  buat di atas. Untuk membuat tampilan yang baik, terutama pada daerah

          elastis, tentukan terlebih dahulu kemiringan garis proporsional  dengan memakai

            persamaan Hooke di bawah ini:

    .............................................................................................................( 3 )

    di mana  = tegangan/ stress (kg/mm², MPA,Psi)

                   = modulus elastisitas (kg/mm²,MPA,Psi)

                   = regangan/strain (mm/mm, in/in)

    dari persamaan 1.3 di dapatkan

      

           =……………………………………………………………………….( 4 )

4. Kesepuluh beban (P) tersebut di konversikan ke tegangan teknik  dengan

          menggunakan persamaan 1 dan konversikan pertambahan panjangnya  ke

          regangan teknik  dengan memakai persamaan 2

5. Membuat grafik dengan sumbu mendatar  dan sumbu tegak  berdasarkan ke

          sepuluh titik acuan tersebut. Grafik yang terjadi ( gambar 4 ) akan mirip dengan

          kurva , karena pada dasarnya grafik  dengan kurva  identik,

          hanya besaran sumbu-sumbunya yang berbeda. 

1.2.2          Grafik Tegangan - Regangan Sebenarnya

Grafik tegangan-regangan sebenarnya  di buat dengan kondisi luas penampang yang terjadi selama pengujian. Penggunaan grafik ini khususnya pada manufaktur di mana deformasi plastis yang terjadi menjadi perhatian untuk proses pembentukkan. Perbedaan paling menyolok grafik ini dengan dengan grafik terletak pada keadaan kurva setelah titik u (beban ultimate). Pada grafik  setelah titik u, kurva akan turun sampai patah di titik f (frakture), sedangkan pada grafik kurva akan terus naik sampai patah di titik f. Kenaikkan tersebut di sebabkan tegangan yang terjadi di perhitungkan untuk luas penampang sebenarnya sehingga meskipun beban turun namun karena tingkat pengecilan penampang lebih besar, maka teganagan yang terjadi juga lebih besar.

Adapun langkah-langkah untuk mengkonversikan garfik  ke dalam grafik     adalah sebagai berikut:

1. Mengambil kembali ke sepuluh titik pada grafik  yang merupakan 

    konversi dari   grafik . Karena pertambahan luas penampang baru 

    di mulai setelah puncak  kurva, maka nilai tegangan dan regangan     sebenarnya dari ke delapan titik ( titik 1-8 )    tersebut sama dengan nilai

    tegangan dan regangan teknik. Sedangkan nilai ke dua  titik lainnya      

    ( titik  9 dan titik 10 ) yang berada setelah puncak kurva akan mengalami

                      perubahan.

2.  Nilai tegangan dan regangan teknik di konversikan ke dua titik tersebut

     menjadi   tegangan dan regangan sebenarnya dengan menggunakan

     persamaan berikut:

                      ..........................................................................................( 5 )

                      di mana A_s = Luas penampang sebenarnya. Untuk titik ke-10,  A₁₀ adalah 

                      luas penampang setelah patah, sedangkan untuk titik ke-9, A₉ nilainya

                      antara A₀ dengan A₁₀.

3. Membuat grafik dengan sumbu mendatar  dan sumbu tegak   

    berdasarkan ke sepuluh titik acuan tersebut. 

1.2.3          Sifat Mekanik yang di dapat dari Uji Tarik

1. Tegangan Tarik Yield   

               ………………….………………………………………( 6 )

               di mana  = tegangan yield (kg/mm²)

                             P_y    = beban yield (kg)

2. Tegangan Tarik Maksimum/ Ultimate

                 ………………….……………………………………..( 7 )

                di mana  = tegangan ultimate (kg/mm²)

                               p_u = beban ultimate (kg)

3.  Regangan  

                 ..........................................................................( 8 )

               di mana  = regangan (%).

                           = pertambahan panjang ( mm )

                           = panjang awal spesimen ( mm )

              Regangan tertinggi menunjukkan nilai keuletan suatu material.

            4.   Modulus Elastisitas (E)

      Kalau regangan menunjukkan keuletan, maka modulus elastisitas 

      menunjukkan kekakuan suatu material. Semakin besar nilai E, menandakan

      semakin kakunya suatu material. Harga E ini di turunkan dari persamaan

      hukum Hooke sebagaimana telah di uraikan pada persamaan 3 dan 4

      Dari persamaan tersebut juga nampak bahwa kekakuan suatu material relatif 

      terhadap yang lain dapat di amati dari sudut kemiringan  pada garis

      proporsional. Semakin besar  , semakin kaku material tersebut.

5.   Reduksi Penampang/Reduction of Area (R_A )

            R_A = [(A₀-A^’)/A₀]  100%

            di mana  A^’ = luas penampang setelah patah (mm²)

            Reduksi penampang dapat juga di gunakan untuk menetukan keuletan 

            material. Semakin tinggi nilai R_A, semakin ulet material tersebut. 

Nb: maaf kalau ada kata-kata yang susah dan kurang jelas...
             semoga ini bisa membantu,,,,
            warm regard, Jessica