Pengujian Tarik

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.2 Pengujian Tarik

Sampel uji tarik dibuat dari keel block dengan cara memotongnya dengan memakai mesin gergaji lalu dibentuk dengan memakai mesin bubut sesuai dengan bentuk dan ukuran benda uji tarik sesuai dengan standar ASTM E 8M – 04. Sampel uji tarik dibuat masing-masing tiga buah untuk setiap variasi mangan (Mn), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.

lo = 45 mm do

Gambar 4.2 Sampel uji tarik

= 9 mm

Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi mangan (Mn) pada baja karbon rendah ini, dilakukan pengujian tarik terhadap sampel uji untuk masing-masing variasi mangan (Mn). Penarikan sampel uji dilakukan pada mesin uji tarik Universal Testing Machine sampai sampel uji tersebut putus. Sebelum pengujian dilakukan terlebih dahulu dilakukan pengukuran sampel uji seperti panjang ukur (lo), diameter mula-mula (do). sampel diikat pada kedua ujungnya pada mesin uji tarik lalu dilakukan pembebaanan. Pada saat pengujian berlangsung dilakukan pengamatan dan pencatatan besarnya beban pada saat batas elastis (yelt), beban maksimum dan beban pada saat spesimen putus. Setelah pengujian selesai, spesimen dikeluarkan dari mesin uji tarik dan dilakukan pengukuran. Pengukuran yang dilakukan adalah: panjang ukur setelah putus (l_f), diameter ukur setelah putus (d_f). Gambar benda uji setelah selesai pengujian ditunjukkan pada Gambar 4.3

Gambar 4.3 Benda Uji Setelah Putus

Setelah putus kemudian dihubungkan kembali lalu diukur. Data hasil pengukuran dimasukan pada tabel 4.1 berikut:

Tabel 4.1 Data Pengujian Tarik

No Variasi Mn lo do lf df Py Pu Pf (%) _{(mm) (mm) (mm) (mm) kN kN kN} 1 0.2 45 _{9.00 58.50 7.10 16573 23732 21673} 45 _{9.00 58.30 7.04 16377 23340 21967} 45 _{9.02 58.40 7.06 16671 23830 21673} 2 0.3 45 _{9.00 58.44 7.08 18437 26380 25007} 45 _{9.02 58.30 7.10 18633 26576 25203} 45 _{9.00 58.00 7.10 18437 26282 25007} 3 0.4 45 _{9.02 58.10 7.12 18829 26968 22065} 45 _{9.02 58.00 7.18 19123 27262 21673} 45 _{9.00 57.40 7.14 18829 26870 21967} 4 0.5 45 _{9.02 57.00 7.20 19417 27753 25988} 45 _{9.02 56.60 7.22 19221 27459 25890} 45 _{9.00 57.10 7.26 19613 28047 26086} 5 0.6 45 _{9.02 56.40 7.22 19907 28439 27164} 45 _{9.02 56.50 7.24 19809 28243 27066} 45 _{9.00 56.20 7.34 19809 28243 26968}

Berdasarkan data pengujian pada Tabel 4.1, dilakukan perhitungan untuk mengetahui pertambahan panjang (฀l), luas penampang benda uji sebelum patah (A0), luas

penampang benda uji setelah putus (Af), tegangan luluh (σy), tegangan maksimum (σu), tegangan pada saat patah (σf

Pada variasi mangan (Mn) 0,2 % diperoleh:

), regangan (ε ), dan reduction area (R).

Pertambahan panjang (฀l

฀

),

l

luas penampang benda uji mula-mula = lf – lo = 58.50 – 45 = 13.50 mm

A0 = ฀/4 d0² = 3,14/4 x 9,00²

Luas penampang benda uji setelah putus = 63.585 mm

Af = ฀/4 d_f² = 3,14/4 x 7.10²

Dengan cara yang sama dilakukan perhitungan untuk semua variasi mangan (Mn), hasil perhitungan ditabelkan pada Tabel 4.2.

= 39.572 mm

Tabel 4.2 Hasil perhitungan Pengujian Tarik

No Variasi Mn ฀_l Ao Af σy σu σf ε R (%) (mm) (mm²) (mm²) (kN/ mm²) (kN/ mm²) (kN/mm²) (%) (%) 1 0.2 13.5 63.585 39.572 260.647 373.234 340.846 30.0 37.8 13.3 63.585 38.906 257.562 367.065 345.473 29.6 38.8 13.4 63.868 39.127 261.028 373.116 339.336 29.8 38.7 2 0.3 13.4 63.585 39.349 289.950 414.876 393.284 29.9 38.1 13.3 63.868 39.572 291.737 416.109 394.613 29.6 38.0 13.0 63.585 39.572 289.950 413.334 393.284 28.9 37.8 3 0.4 13.1 63.868 39.795 294.808 422.251 345.478 29.1 37.7 13.0 63.868 40.469 299.414 426.857 339.336 28.9 36.6 12.4 63.585 40.019 296.120 422.587 345.473 27.6 37.1 4 0.5 12.0 63.868 40.694 304.021 434.535 406.896 26.7 36.3 11.6 63.868 40.921 300.950 429.928 405.361 25.8 35.9 12.1 63.585 41.375 308.458 441.095 410.249 26.9 34.9 5 0.6 ^{11.4 63.868 40.921 311.698 445.283 425.322 25.3 35.9} 11.5 63.868 41.148 310.163 442.212 423.786 25.6 35.6

11.2 63.585 42.292 311.543 444.179 424.130 24.9 33.5

Hasil perhitungan pengujian tarik pada tabel 4.2, dibuat harga rata-rata pada tabel 4.3 Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Pengujian Tarik Rata-rata

No Variasi Mn

σ

y

σ

u

σ

f

ε

฀l R E (%) _(kN/mm2 ) (kN/mm²) (kN/mm²) (%) (mm) (%) 1 0.2 259.75 371.14 341.89 29.78 13.40 38.44 11.481 2 0.3 290.55 414.77 393.73 29.44 13.25 37.97 13.375 3 0.4 296.78 423.90 343.43 28.52 12.83 37.13 12.042 4 0.5 304.48 435.19 407.50 26.44 11.90 35.71 15.41 5 0.6 311.13 443.89 424.41 25.26 11.37 35.00 16.802

Hasil perhitungan pengujian tarik, dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara kuat tarik dengan konsentrasi mangan (Mn) (Gambar4.4)

Gambar 4.4 Grafik Kuat tarik (kN/mm²

Gambar 4.4 memperlihatkan bahwa pertambahan konsentrasi mangan (Mn) mengakibatkan kuat tarik semakin besar. mulai 0,2 % sampai 0,6 % kerena

penambahan konsentrasi mangan meningkatkan kegetasan dan kekuatan tarik logam, sehingga kuat tariknya semakin besar.

Hasil perhitungan pengujian tarik dapat dibuat grafik yang menggambarkan hubungan antara regangan dengan konsentrasi mangan (Mn) seperti Gambar 4.5

Gambar 4.5 Grafik Regangan (% ) vs Konsentrasi Mmangan (%)

Dari gambar 4.5 dapat dilihat bahwa pertambahan konsentrasi mangan (Mn) mengakibatkan regangan semakin kecil mulai 0,2 % sampai 0,6 % karena penambahan konsentrasi mangan meningkatkan kegetasan dan kekuatan tarik logam, sehingga kuat tariknya semakin besar mengakibatkan regangannya semakin kecil. Hasil perhitungan pengujian tarik dapat dibuat grafik hubungan perpanjangan dengan konsentrasi mangan (Mn) seperti gambar 4.6

Dari gambar 4.6 dapat dilihat bahwa pertambahan konsentrasi mangan (Mn) mengakibatkan perpanjangan semakin kecil mulai 0,2 % sampai 0,6 % karena penambahan konsentrasi mangan meningkatkan kegetasan dan kekuatan tarik logam, sehingga kuat tariknya semakin besar mengakibatkan perpanjangan semakin kecil. Persentase pertambahan panjang didefiniskan sebagai pertambahan panjang setelah patah dibagi dengan panjang awal dan dikalikan dengan seratus. Baik persentasi pengurangan luasan-penampang dan pertambahan panjang merupakan ukuran keuletan atau ductility bahan

Hasil perhitungan pengujian tarik dapat dibuat grafik Kurva tegangan-regangan seperti gambar 4.7

Gambar 4.7 Kurva tegangan-regangan dengan konsentrasi mangan 0,6 %

Ordinat suatu titik yang hampir berimpitan dengan titik P diketahui sebagai batas elastis, yaitu tegangan maksimum yang terjadi selama tes tarikan sedemikian

keterangan :

σy = tegangan luluh σu = tegangan maksimum σf = tegangan pada saat patah σy

σu

sehingga tidak terjadi perubahan bentuk atau deformasi maupun residu permanen ketika pembebanan dipindahkan. Pada kasus-kasus dimana pemisahan diantara dua nilai ditemukan, nilai batas elastis selalu sedikit lebih besar daripada batas proporsi. Selang elastis dan plastis (elastic and plastic ranges) Daerah atau rentang kurva tegangan-regangan yang ditarik dari origin sampai batas proporsi disebut selang elastis; sedang rentang kurva tegangan regangan yang ditarik dari batas proporsi sampai titik runtuh (point of rupture) disebut selang pastis.

Titik lelah (yield point) yang dinyatakan dengan σyp

Tegangan putus (breaking strength) Modulus kekenyalan, keuletan (modulus of resilence) Kerja yang dilakukan suatu unit volume bahan, seperti misalnya gaya tarikan yang dinaikkan secara bertahap dari nol sampai suatu nilai dimana batas proporsional bahan dicapai, disebut sebagai batas kekenyalan. Ini dapat dihitung sebagai luasan dibawah kurva tegangan regangan dari titik origin sampai batas proporsional. Satuan untuk kuantitas ini adalah (kN/mm

, dimana terjadi peningkatan atau pertambahan regangan tanpa adanya penambahan tegangan disebut sebagai titik lelah dari bahan. Setelah pembebanan mencapai titik Y, maka dikatakan terjadi kelelahan. Pada beberapa bahan terdapat dua titik pada kurva tegangan-regangan dimana terjadi peningkatan tegangan-regangan tanpa perubahan tegangan. Masing-masing disebut titik lelah atas dan titik lelah bawah. Tegangan maksimum (ultimate strength, tensile strength) ordinat maksimum pada kurva, diketahui sebagai tegangan maksimum atau tegangan puncak dari bahan.

2

Modulus kekerasan (modulus of toughness) Kerja yang dilakukan suatu unit volume bahan, gaya tarikan yang dinaikkan dari nol sampai suatu nilai yang menyebabkan keruntuhan didefinisikan sebagai modulus kekerasan. Kekerasan bahan adalah kemampuan menyerap energi pada selang plastis dari bahan. Persentase pengurangan luasan-penampang. Penurunan luasan-penampang dari luasan awal pada ). Dengan demikian, modulus kekenyalan adalah kemampuan bahan menyerap energi pada selang elastisnya.

bagian patah dibagi dengan luas awal dikalikan dengan seratus didefinisikan sebagai persentase pengurangan luas-penampang. Perlu dicatat ketika gaya yang tarik bekerja pada suatu batang, luas penampangnya berkurang, tetapi perhitungan untuk tegangan normal biasanya dibuat pada basis luasan awal. Ketika regangan menjadi semakin besar maka sangat penting untuk memperhatikan nilai luasan penampang melintangnya, dan kalau ini dilakukan maka akan diperoleh kurva tegangan regangan yang benar. Ordinat pada kurva tegangan-regangan dimana bahan mengalami perubahan bentuk atau deformasi yang tetap ketika pembebanan dipindahkan disebut kekuatan atau tegangan lelah bahan.