Senin, 13 Februari 2012

Impact



BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
      Dewasa ini perkembangan teknologi sudah sangat pesat.Seiring dengan itu, maka tuntutan akan komponen- komponen pendukungnya juga bertambah seperti halnya peyediaan logam, disadati atau tidak unsure logam ini sangatlah penting dalam proses pengembangan teknologi bahkan hamper menambah semua aspek kehidupan manusia.
      Material- material tersebut tentunya harus memenuhi persyaratan.Persyaratan seperti kekuatan, ketahanan korosi, dan lain- lain.Pada kondisi standar sehingga dapat dipakai untuk konstruksi sehingga tidak perlu diperkatikan segi keamanan dan teknologinya dari penggunaan konstruksi jasa tersebut.
      Pengujian tumbukan adalah suatu cara untuk mngetahui sifat- sifat material dengan hasil produksi yang diseleksi.Pada pengujian ini kita ingin mengetahui bagaimana jika suatu bahan mengalami pembebanan tiba- tiba, apakah dapat ditanggulangi atau tidak.Dalam kehidupan sehari- hari banyak kita jumpai aplikasi yang dapat dilakukan pada praktikum tumbukan, akan tetapi orang yang melakukannya tidak mengetahui bahwa yang dilakukan merupakan aplikasi dari percobaan tumbukan.Alat tersebut dapat kita jumpai pada perbengkalan dan pertukangan.
      Berbagai problema dalam perancangan, karena kurangnya data- data dalam mengetahui sifat suatu specimen.Oleh karena itu untuk menguji ketangguhansuatu material maka kita melakukan test yang disebut Impact test.













1.2        Tujuan Dan Manfaat Pengujian
A.          Tujuan pengujian
a.       Tujuan Khusus
1.      menjelaskan defenisi, tujuan dan prosedur pengujian impack.
2.      mengetahui energi takikan terhadap kukatan impack.
3.      membuat grafik hubungan antara energi impack bahan dengan temperature pada berbagai jenis takikan.
4.      mengetahui pengaruh takikan terhadap energi impack bahan.
5.      membandingkan grafik THP terhadap grafik transisi ulet-getas.
b.      Tujuan Umum
1.      mengatahui pengaruh temperature terhadap laju patah getas
2.      mengetahui laju pembebanan pada temperature normal dan temperature rendah
3.      mengetahui hubungan ketangguhan retak dengan energi impack.
B.           Manfaat Pengujian
a.       Bagi praktikan
1.      praktiakan dapat mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi kekerasan pada suatu bahan.
2.      mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi kerapuhan
3.      mengetahui kelebihan dan kekurangan dari masign-masing metode pada impak test
b.      Bagi industri
1.      mengetahui jenis material yang mempunyai ketangguhan tinggi, sehingga dalam pemilihan untuk produk dapat tepat dan efisien
2.      dapat menyesuaikan sifat-sifat fisik logam dengan jenis yang dihasilkan












BAB II
LANDASAN TEORI

2.1.Teori Dasar

Defenisi dan Garis Besar dari Pengujian Impact
Impact test adalah pengujian ketahanan material terhadap beban kejut.
Garis besar  pengujian inpact:
  • Energi takikan terhadap kekuatan tumbukan.
  • Metode pengujian impact.
  • Hubungan antara energi impact bahan dan temperature pada beberapa jenis takikan.
  • Pengaruh temperaturterhadap laju patah getas.
  • Tipe- tie perpatahan
  • Mode- mode perpatahan.

Metode Pengujian Impact

Metode pengujian impact test adalah:
1.Cara charpy





Pada metode charpy, specimen yang sudah diberi takikan diletakkan atau ditumpuh pada kedua ujungnya.Spesimen diletakkan dengan takikan berlawanan arah dengan gaya kemudian bandul dengan memukul tepat dibagian yang berlawanan dengan takikan.Bandul dengan berat m.q dengan simpangan(x) dan tinggi h dilepas sampai memukul specimen.Usaha yang digunakan untuk mematahkan specimen yaitu:
                  U =m.q.h( joule)
Usaha yang dilakukan untuk memecahkan specimen per satuan luas disebut kekuatan impact specimen:
                              Ui = U/ A= m.q.h / A ( Joule/mm2)

2,Metode Izood.
Dalam metode pengujian izood ini, pengujian patah  dilakukan pada temperature tetap dengan menggunakan bahan ui berkapasitas 10.000 ton yang bisa menyebabkan pengujian sangat mahal.


Keuntungan dan Kerugian Cara Charpy dan Izood
a.Cara Charpy
Keuntungan:
  • Menggunakan batang uji yang lebih kecil.
  • Hasil pengujiannya lebih akurat.
  • Biayanya murah.
Kerugian
  • Spesimen dapat bergeser karena tidak ada  penjepit.
  • Hanya dapat dipasang pada posisi horizontal
b.Cara Izood
Keuntungan
  • Variasi pemasangan lebih mudah.
  • Specimen tidak mudah bergeser karena dijepit.
Kerugian
  • Biaya yang digunakan mahal
  • Batang uji yang digunakan lebih besar.
  • Hasil pengujiannya kurang akurat.

Tegangan Tiga Sumbu


                            








Pada gambar terlihat bahwa permukaan platyang tebal akan membuka tegangan yang tinggi.Bila tebalnya bertambah maka tegangan yang diperoleh material sumbu x dan y adalah σx dan σy.Penekanan yang dilakukan searah sumbu x menghasilkan pengaruh tegangan hanya dalam sumbu x dan sumbu y berkurang karena adanya distrinusi tegangan ketiga arah( triaksial) pada sumbu koordinat yang ditentukan pada gambar.

Tipe- Tipe Perpatahan

 a.Perpatahan Intergranular.
      Yaitu perpatahan yang terjadi diantara butir.Perpatrahan ini terjadi pada logam ulet.Proses ini melalui tiga tahap: pertama- tama akan terbentuk lubang yang halusatau rongga.Batasnya pada permukaan yang lemah disebelah dalam.Ronga tersebut kemudian memuai akibat deformasi plastik dan akhirnya bergabung melalui penguatan lokal logam terbentuk perpatahan bersyarat.Jenis perpatahan terjadi karena rongga plastik instant, yang kemudian tembus keluar dan penatian tambah kedalam.












2.Perpatahan Transgranular.
      Yaitu perpataan yang terjadi didalam butir.Seringkali dianggap sebagai kelompok- kelompok perpatahan khusus.Pada berbagai paduan didapatkan keseimbangan yang sangat peka antara tegangan yang diperlukan untuk perambatan retak dan belah dengan tegangan yang diperlukan.Meskipun energiyang diserap pada rambatan retak lebih rendah dai perpatahan belah.











Hal- hal Yang Mempengaruhi Ketangguhan Material

1.Takikan.
Pada suatu material atau bahan, terdapat takikan- takikan akan berpengaruh pada ketangguhan material.Hal ini disebabkab dengan adanya takikan maka akan mengakibatkan konsentrasi tegangan baik itu pada satu titik pada takikan atau lebih.Adapun jenis takikansebagai- berikut:
a.Takikan Segitiga
Distribusi tegangan berkonsentrasi pada satu titik pada dasar takikan

b.Takikan Segi empat
                                                Distribusi tegangan berkonsentrasipada dua titik

c.Takikan setengah lingkara.
                                          Tegangan berkonsentrasi merata pada takikan.

Dari gambar diatas menunjukkna bahwa energi/ usaha yang paling rendah untuk mematahkan suatu bahan pada berbagai jenis takikan adalah takikan segitiga karena tegangan terpusat pada satu titik.Kemudian meningkat, segi empat, dan yang paling tinggi adalah usaha untuk takikan lingkaran dimana tegangan merata pada takikan.
2.Beban.
Pengaruh beban terhadap ketangguhan material adalah semakin berat beban yang diberikan maka usaha yang timbul karena beban tersebut semakin besar pula, sehingga material yang diuji lebih cepat patah dan sebaliknya.
3.Temperatur.
Temperatur menimbulkan pengaruh berarti pada ketangguhan suatu material/ bahan/Perubahan sifat suatu bahan berlangsung seiring dengan perubahan suhu yang terjadi.Semakin rendah suhu maka material akan semakin getas dan sebaliknya.

Transisi Ulet Getas Pada Logam Serta Pengaruhnya Pada Energi Impact


       60
       50
       40
       30
       20
       10
        0-80     -40     0       40      80
Transisi ulet getas dapat dilihat pada gambar diatas.Grafik tersebut menggambarkan transisi ulet getas pada baja lunak.Baja lunak memiliki transisi diturunkan dengan penambahan paduan atau dengan menghaluskan ukuran butir.
Grafik dibawah ini menunjukkan hubungan antara temperature dengan energi E, laju patah getas dan beban mulur P’, beban maksimum.
  















3.3.Data dan Pengolahan Data

Data

Beban bandul( U= 300joule)
Panjang lengan bandul 950mm= R
Usaha lalibrasi 2 joule = Uk

Tinggi beban sebelum dilepaskan(H1)
H1 = R + R Sin(α – 900)
      = 0,95 + 0,95 sin (160-90)0
      =1,843 m

Massa Bandul( M)
M   = U/ g.h1
      = 300/ 9,81 x 1,843
      =16,593 kg

Tinggi beban kalibrasialat( bk)
Bk = Uk/ m.g
      = 2/ 16,593 x 9,81 = 0,0123 m

Pengolahan Data
1.Spesimen dengan bentuk takikan segitiga dengan kedalaman 2mm dan β = 810





Luas Penampang
A   = a ( a – x)
      = 10(10-2) = 80 mm2         

Tinggi beban setelah dilepaskan( H2)
H2 = R+ R Sin(β – 90)0
      = 0,95 + 0,95 sin(81- 90)0
        = 0,80 m
Tinggi beban perhitungan(Hs)
Hs  =h1- h2- hk
      = 1,843 -0,8 -0.0123 = 1,0307 m
Usaha yang dilakukan untuk mematahkan specimen( Us)
Us = m.g.hs
      =( 16,593)(9,81)(1,0307)
      =167.77 joule

Kekuatan impact( Ui)
Ui  = Us / A
      = 167,77 / 80 = 2,097 J/ mm2



2.Spesimen dengan bentuk takikan segiempat dengan kedalaman 2mm dan β = 750







Luas Penampang
A   = a ( a – x)
      = 10(10-2) = 80 mm2

Tinggi beban setelah dilepaskan( H2)
H2 = R+ R Sin(β – 90)0
      = 0,95 + 0,95 sin(75- 90)0
        = 0,704 m

Tinggi beban perhitungan(Hs)
Hs  =h1- h2- hk
      = 1,843 -0,704 -0.0123 = 1,1267 m

Usaha yang dilakukan untuk mematahkan specimen( Us)
Us = m.g.hs
      =( 16,593)(9,81)(1,1267)
      =183,40 joule

Kekuatan impact( Ui)
Ui  = Us / A
      = 183,40 / 80 = 2,29 J/ mm2

3.Spesimen dengan bentuk takikan setengah lingkaran, kedalaman 2 mm dan β = 540






Luas Penampang
A   = a ( a – x)
      = 10(10-2) = 80 mm2

Tinggi beban setelah dilepaskan( H2)
H2 = R+ R Sin(β – 90)0
      = 0,95 + 0,95 sin(54- 90)0
        = 0,392 m

Tinggi beban perhitungan(Hs)
Hs  =h1- h2- hk
      = 1,843 -0,392-0.0123 = 1,44 m



Usaha yang dilakukan untuk mematahkan specimen( Us)
Us = m.g.hs
      =( 16,593)(9,81)(1,44)
      =234,40joule

Kekuatan impact( Ui)
Ui  = Us / A
      = 234,40 / 80 = 2,39 J/ mm2

4. 1.Spesimen dengan bentuk takikan segitiga dengan kedalaman 2mm dan β = 850






Luas Penampang
A   = a ( a – x)
      = 10(10-2) = 80 mm2
Tinggi beban setelah dilepaskan( H2)
H2 = R+ R Sin(β – 90)0
      = 0,95 + 0,95 sin(85- 90)0
        = 0,867 m

Tinggi beban perhitungan(Hs)
Hs  =h1- h2- hk
      = 1,843 -0,867 -0.0123 = 0,964 m

Usaha yang dilakukan untuk mematahkan specimen( Us)
Us = m.g.hs
      =( 16,593)(9,81)(0,964)
      =156,917 joule

Kekuatan impact( Ui)
Ui  = Us / A
      = 156,917/ 80 = 1,96 J/ mm2

5. 2.Spesimen dengan bentuk takikan segiempat dengan kedalaman 2mm dan β = 550






Luas Penampang
A   = a ( a – x)
      = 10(10-2) = 80 mm2

Tinggi beban setelah dilepaskan( H2)
H2 = R+ R Sin(β – 90)0
      = 0,95 + 0,95 sin(55- 90)0
        = 0,405m

Tinggi beban perhitungan(Hs)
Hs  =h1- h2- hk
      = 1,843 -0,405-0.0123 = 1,426 m

Usaha yang dilakukan untuk mematahkan specimen( Us)
Us = m.g.hs
      =( 16,593)(9,81)(1,426)
      =232,12joule

Kekuatan impact( Ui)
Ui  = Us / A
      = 232,12/ 80 = 2,29 J/ mm2

6.Spesimen dengan bentuk takikan setengah lingkaran, kedalaman 2 mm dan β = 540




Luas Penampang
A   = a ( a – x)
      = 10(10-2) = 80 mm2
Tinggi beban setelah dilepaskan( H2)
H2 = R+ R Sin(β – 90)0
      = 0,95 + 0,95 sin(54- 90)0
        = 0,392 m

Tinggi beban perhitungan(Hs)
Hs  =h1- h2- hk
      = 1,843 -0,392-0.0123 = 1,439 m

Usaha yang dilakukan untuk mematahkan specimen( Us)
Us = m.g.hs
      =( 16,593)(9,81)(1,44)
      =234,237joule

Kekuatan impact( Ui)
Ui  = Us / A
      = 234,237/ 80 = 2,93 J/ mm2




























BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisa Hasil Pengujian
Pembahasan Umum

“Membandingkan Grafik THP Terhadap Grafik Transisi Ulet Getas”










Pada grafik usaha vs temperatur pada THP dapat dilihat usaha yang dibutuhkan untuk mematahkan specimen (US), terganung dari temperature specimen dan takikan.Apabila temperature specimen tinggi maka energi yang dibutuhkan untuk mematahkan specimen semakin besar pula, hal ini disebabkan terjadinya patah ulet pada specimen dengan temperature tinggi.Energi perpatahan juga dipengaruhi oleh bentuk takikan.Dapat dilihat bahwa energi untuk mematahkan specimen terdapat pada takikan ½ lingkaran, dimana pada takikan tersebut energi secara merata,, tidak seperti pada takikan segitiga.Karena pada takikan segitiga terdapat satu titik pusat konsentrasi energi, jadi walaupun energi yang diberikannya hanya sedikit, specimen dengan takikan tersebut dengan mudah patah.
Tetapi pada grafik THP yangdiperoleh terdapat penyimpangan pada takikan segiempat dan ½ lingkaran.Pada akikan segiempat energi perpatahan berbanding terbalik dengan suhu, dan pada takikan ½ lingkaran energi perpatahannya linear.Penyimpangan- penyimpangan tersebut mungkin disebabkan oleh beberapa faktor:
  1. Kesalahan penempatan specimen pada alat penguji.Spesimen diletakkan tidak ditengah, sehingga bandul tidak memukul tepat dibelakang takikan.
  2. Ukuran specimen yang berbeda pada satu jenis takikan.
  3. Kesalahan pembacaan pengukuran pada lat pengujian.


Grafik α Vs h2








           
α merupakan simpangan bandul sebelum dilepaskan. Dalam pengujian ini α adalah konstanta yaitu 160o, sedangkan h2 adalah tinggi bebab ssetelah dilepaskan, α tidak mempengaruhi tinggi beban setelah dilepaskan karena nilai α konsten, akan tetapi yang mempengaruhinya adalah jenis takikan dan temperature.
Grafik h2 Vs β








            β meripakan sipmpangan bandul setelah dilepaskan sedangkan h2 adalah tinggi beban setelah dilepaskan. Dalam percobaan ii besarnya β sangat dipengaruhi oleh h2. semakin tinggi nilai β maka h2 juga semakin besar, demikian juga sebaliknya, semakin kecil nilai β maka semakin kecil pula nilai h2-nya.
Grafik β Vs H1






H1 yaitu tinggi beban sebelum dilepaskan sedangkan β merupakan simpangan bandul setelah dilepaskan. Dalam percobaan ini besarnya nilai β tidak dipengaruhi oleh h1 kerana h1 konstan. Berapapun besarnya nilai β maka nilai h1 tetap konstan










Grafik h1 Vs Us

H1 yaitu tinggi beban setelah dilepaskan sedangkan Us adalah usaha yang dilakukan utuk mematahkan specimen. Dalam percobaan ini nilai h1 adalah konstan sedangkan nialau Us tidak. Jadi dapat disimpulkan bahwa disinih1 tidak mempunyai pengaruh terhadap nilai Us.

Grafik Us Vs Uk
           







Uk merupakan uasaha kalibrasi dan Us yaitu usaha yang dilakukan untuk mematahkan specimen. Disini Uk bernilai konstan yaitu 2 joule seangkan nilai Us berubah-ubah. Jadi dapat disimpulakn bahwa nilai Uk tidak mempinyai pengaruh terhadap nilai Us.






IV.2     Analisa Tambahan
            Pembahasan Khusus
           
            Rumus Ketangguhan Mode 3 (out of Plane Shear)
            Sumber internet (Modes of fracture)
           






Rumus ketangguhan untuk Mode 3



Dimana
                  = Tegangan
            KIC       = Nilai kekuatan material
            Y         = Konstanta Bentuk Perpatahan untuk Mode 3 (1,1)
            a          = Perpanjangan retakan yang terjadi

Berikut ini adalah niali KIC untuk bebrapa jenis material :

Material
KIC Mpa (m)1/2
Aluminium
36
Bja Paduan
50
Titanium
44-46
Aliminium Oxide
14-28






BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan
  1. Pengujian impact adalah pengujian ketahanan terhadap beban kejut.
  2. Ada du metode pengujian impact, yaitu cara charpy, dimana specimen diletakkan horizontal lalu diberi beban kejut sebesar P.Cara izood, specimen diletakkan vertical lalu ditumbuk dengan beban sebesar P.
  3. Tipe- tipe perpatahan adalah perpatahan intergranular, dan perpatahan transgranular.Perpatahan transgranular adalah perpatahan yang terjadi di dalam butir, sedangkan perpatahan intergranular adalah perpatahan yang terjadi diantara butir.
  4. Hal- hal yang mempengaruhi ketangguhan material adalah takikan, beban temperature.


5.2.Saran- Saran.
Specimen yang digunakan sebaiknya sudah dipotong-potong agar waktu praktikum lebih efisien.

















DAFTAR PUSTAKA

  • Djaprie Sriati.Ir.Me.M.Met.ILMU DAN TEKNOLOGI BAHAN.PT.Erlangga.Jakarta.1992.                                          
  • Small Man R.E.METALURGI FISIK MODERN.Edisi ke-4.
PT Gramedia.Jakarta.1991.






























Tidak ada komentar:

Posting Komentar