BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.4 Pengujian Kelelahan
Dari pengujian tarik maka didapat pembebanan awal yang akan digunakan pada pengujian kelelahan. Beban awal yang digunakan yaitu 6,25 kg, beban ini akan meyebabkan timbulnya gaya dan momen yang bekerja pada benda uji sehingga akan mempengaruhi ketahanan lelah dari bahan. Pembebanan pada mesin uji lelah dapat dilihat pada gambar 4.2
L 200 mm 200 mm W RB RBA W/2 W/2 W/2 W/2 W/2 x 200 W/2 x 200
Gambar 4.2 Diagram SFD dan BMD
Dengan pembebanan seperti gambar diatas maka benda uji akan mengalami kegagalan lelah akibat proses pembebanan secara berulang-ulang. Bahan akan mampu menahan siklus tegangan balik yang berulang tak terhingga jika tegangan yang berkerja lebih kecil dari tegangan batas yang disebut sebagai batas ketahanan.
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian kelelahan Specimen Tanpa Perlakuan No W (kg) D (mm) σ (kg/mmP 2 P) Jumlah Siklus (N) 1 6.25 7.95 12.67 20643 2 5.50 7.90 11.36 40435 3 5.00 8.00 9.95 85770 4 4.75 7.95 9.63 127350 5 4.50 8.00 8.95 170503 6 4.00 8.00 7.96 486400 7 3.75 8.00 7.46 915462 8 3.65 8.00 7.26 1270912 9 3.50 8.00 6.96 1657580 10 3.25P * P 7.95 6.59 2257932*
Keterangan * = tidak patah
Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Kelelahan Specimen di Aging 170ºC Selama 10 jam No W (kg) D (mm) σ (kg/mmP 2 P) Jumlah Siklus (N) 1 6.25 7.90 12.91 18325 2 5.50 7.95 11.15 51350 3 5.00 7.95 10.14 85770 4 4.75 8.00 9.45 138060 5 4.50 8.00 8.95 198570 6 4.00 8.00 7.96 514140 7 3.75 7.95 7.60 1095934 8 3.65 8.00 7.26 1249720 9 3.50 8.00 6.96 1891357 10 3.40 7.95 6.89 2215366*
Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Kelelahan Specimen di Quench Selama 4 jam Kemudian di Aging 170ºC Selama 10 jam
Keterangan * = tidak patah
No W (kg) D (mm) σ (kg/mmP 2 P) Jumlah Siklus (N) 1 6.25 8.00 12.44 93750 2 6.00 7.95 12.16 138805 3 5.50 8.00 10.94 201879 4 5.00 8.00 9.95 442663 5 4.50 8.00 8.95 611526 6 4.25 8.00 8.45 981355 7 4.00 7.95 8.11 1214990 8 3.85 8.00 7.66 1605713 9 3.75 8.00 7.46 1835667 10 3.60 8.00 7.16 2432806*
Dalam tabel diatas terdapat pengulangan pengujian dikarenakan kegagalan kelelahan. Hal ini disebabkan adanya cacat produksi dan kesalahan dalam pemasangan benda uji pada alat uji lelah.
Tegangan VS Siklus 0 2 4 6 8 10 12 14
1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Jumlah Siklus (N) Te ga nga n ( S )
Benda Uji Awal Benda Uji Diaging Benda Uji Diquench & Diaging
Gambar 4.3 Kurva S-N Hasil Pengujian Kelelahan
Dari hasil pengujian kelelahan, aluminium paduan tersebut menunjukkan perubahan sifat mekanis. Dari grafik dan hasil perhitungan dapat diketahui bahwa aluminium paduan mengalami peningkatan ketahanan lelah bila dibandingkan dengan ketahanan lelah pada kondisi awal bahan yang tanpa perlakuan panas.
Peningkatan ketahanan lelah setelah perlakuan panas, karena struktur buturan kristal paduan menjadi lebih rapat dan homogen setelah mengalami perlakuan panas tersebut. Sesuai dengan perubahan kekerasan dan kekuatan tarik pada benda uji yang merupakan sifat mekanis, pada umumnya jika bahan mengalami perubahan kekerasan maka beban maksimum, beban patah, kekuatan tarik, tegangan patah, regangan dan kontraksi juga akan mengalami perubahan.
Setelah sampel uji mengalami perlakuan panas aging, maka dapat dilihat adanya peningkatan ketahanan lelah pada bahan tersebut dan ketahanan lelahnya semakin meningkat lagi setelah diquench 4 jam pada suhu 520ºC kemudian di aging 10 jam pada suhu 170ºC bila dibandingakan dengan kondisi mula-mula, hal ini disebabkan karena struktur butiran kristal paduan aluminium menjadi lebih rapat dan homogen, pada kondisi mula-mula struktur butiran kristal paduan aluminium lebih besar yang membuat bahan lebih lunak .
4.5Analisis Struktur Mikro
Hasil dari pengujian struktur mikro adalah sebagai berikut :
Gambar 4.5Struktur Mikro Benda Uji aging pada suhu 170ºC selama 10 jam
Gambar 4.6 Struktur Mikro Benda Uji quenching pada suhu 520ºC selama 4 jam kemudian diaging pada suhu 170ºC selama 10 jam.
Dari hasil pengujian, pengamatan dan pemotretan terlihat perubahan struktur kristal aluminium paduan sebelum dan sesudah perlakuan panas. Susunan struktur kristal aluminium paduan sebelum perlakuan panas terlihat lebih kecil-kecil dan rapat, hal ini juga yang mempengaruhi terhadap kekerasan dan kekuatan tarik dari bahan tersebut. Benda uji yang telah mengalami perlakuan panas menunjukkan susunan struktur kristal bahan aluminium paduan terlihat lebih besar, hal ini juga mempengaruhi terhadap kekerasan, kekuatan tarik, kekuatan lelah dan regangan pada benda uji.
Unsur-unsur aluminium paduan yang mengalami perlakuan panas, terbentuk komposisi paduan yang tersebar merata, unsur yang lebih kecil komposisinya akan larut, dan unsur yang larut tersebut mengendap pada unsur yang komposisinya lebih besar, sehingga memungkinkan unsur tersebut untuk berkembang membentuk paduan, dimana paduan tersebut lebih merata, keberadaan paduan lebih tertata dan menyatu serta unsur aluminium lebih tampak jelas .
4.5 Analisis Struktur Makro
Hasil dari uji struktur makro adalah sebagai berikut :
Gambar 4.7 Bentuk Patahan Spesimen Mula-mula
Gambar 4.8 Bentuk Patahan Spesimen quenching 520ºC selama 4 jam kemudian diaging pada suhu 170ºC selama 10 jam
Dari hasil pengamatan dan foto struktur makro dapat dilihat bahwa perpatahan yang terjadi akibat uji kelelahan adalah perpatahan ulet atau perpatahan dimpel, perpatahan ini ditandai dengan adanya cekungan-cekungan yang berbentuk sama sumbu, parabola atau seperti elips tergantung pada keadaan beban. Patah ulet ditandai dengan adanya pengecilan diameter dan deformasi plastis yang besar sebelum dan selama proses penjalaran retak serta adanya perpanjangan dan terkonsentrasi secara lokal pada suatu titik. Sedangkan untuk patah getas, bentuk permukaan patahannya terlihat lebih rata dan terang serta hanya sedikit terjadi deformasi plastis. Patah getas yang terjadi pada material ulet disebabkan karena beroperasi pada suhu yang rendah dan laju pembebanan yang tinggi. Berdasarkan uji metalografi, patahan pada benda uji polikristalin dapat digolongkan sebagai transgranular (perambatan retak melalui butiran) atau intergranular (retakan merambat melalui batas butiran), retak itu kemudian merambat hingga terjadi patah atau putus. Benda uji yang telah mengalami
perlakuan panas pada pengujian struktur mikro menunjukkan susunan struktur kristal bahan aluminium paduan terlihat lebih besar .
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan proses penelitian mengenai sifat fisis dan mekanis aluminium paduan sebelum dan sesudah perlakuan panas aging, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Aluminium paduan mengalami peningkatan ketahanan lelah sebesar 10,7% setelah diaging dan diquench aging.
2. Aluminium paduan mengalami peningkatan kekerasan sebesar 29,4% setelah diaging dan diquench aging.
3. Struktur mikro pada benda uji mengalami perubahan, pada kondisi mula-mula terlihat bentuk butiran lebih kecil dan batas butirnya banyak, setelah perlakuan panas aging terlihat bentuk butiran lebih besar dan batas butir juga lebih sedikit serta unsur yang larut terlihat lebih homogen. Dari uji struktur makro dapat diketahui bahwa aluminium paduan tersebut setelah perlakuan panas mengalami peningkatan keuletan, hal ini terlihat dari bentuk patahan yang terjadi.
5.2 Saran
1) Agar diperoleh hasil yang maksimal, perlu ketelitian dan kecermatan dalam melaksanaan pengujian.
2) Sebaiknya peralatan untuk pengujian bahan di laboratorium ilmu logam Universitas Sanata Dharma perlu ditambah dan lebih modern.
3) Literatur sangat berguna sekali untuk penelitian dan pengetahuan, dengan tersedianya literatur dan buku-buku panduan diperpustakaan Universitas Sanata Dharma sangat membantu mahasiswa dalam proses penyelesaian tugas akhir.
Malau,V., Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah, Teknik Mesin, USD, Yogyakarta
Robert T.Kiepura, Bonnie R. Sanders, 1985, Metallography and Microstructures, Metal Handbook Ninth Edition, American Society for Metal
Setyahandana, B., Ilmu Logam, Diktat Kuliah, Teknik Mesin, USD, Yogyakarta Surdia,T. Saito,S.,1985, Pengetahuan Bahan Teknik, P.T.Pradnya Paramita, Jakarta
Surdia,T. Chiijiwa,K.,1996, Teknik Pengecoran logam, P.T.Pradnya Paramita, Jakarta
Suroto,A.,Sudibyo,B., Ilmu Logam dan Metallurgy, ATMI, Surakarta
Umumtha Ginting, Ilmu Bahan, Diktat Kuliah, Teknik Mesin, Politeknik USU, Medan
Gambar. Kawat 0.1 mm diperbesar 100X Gambar. Alat Uji Tarik