BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Proses Pengujian
2.5.1 Teori Uji Impak (Impact Test)
Uji impak adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan yang cepat
(rapid loading). Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur
ketahanan bahan terhadap beban kejut.Pada pengujian ini beban di ayun dari
ketinggian tertentu untuk memukul benda uji,yang kemudian diukur energy yang di
serap oleh pepatahannya.Impact test merupakan suatu pengujian yang dilakukan
untuk menguji ketangguhan suatu spesimen bila di berikan beban secara tiba-tiba
melalui tumbukan.
Untuk menentukan sifat perpatahan suatu logam, keuletan maupun
kegetasannya, dapat dilakukan suatu pengujian yang dinamakan dengan uji impak.
Umumnya pengujian impak menggunakan batang bertakik. Berbagai jenis pengujian
impak batang bertakik telah digunakan untuk menentukan kecenderungan bahan
untuk bersifat getas. Dengan jenis uji ini dapat diketahui perbedaan sifat bahan yang
tidak teramati dalam uji tarik. Metode pengujian impak ada dua yaitu :
1. Metoda Charpy
Batang impak biasa, banyak di gunakan di Amerika Serikat. Benda uji Charpy
mempunyai luas penampang lintang bujur sangkar (10 x 10 mm) dan
mengandung takik V-45˚, dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan kedalaman 2 mm. Benda uji diletakan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian
lix
yang tak bertakik diberi beban impak dengan ayunan bandul. Benda uji akan
melengkung dan patah pada laju regangan yang tinggi, kira-kira 103 detik.
2. Metoda Izod
Benda uji Izod mempunyai penampang lintang bujur sangkar atau lingkaran
dan bertakik V di dekat ujung yang dijepit. Angka kuat pukul impak adalah
Joule yaitu hasil bagi dari kerja pukul dalam (kg) terhadap penampang dalam
(cm) dari benda uji yang diukur dari luas penampang yang diberi takikan
dalam cm.
Gambar 2.25 Benda Uji Impak a) Metode Izod b) Metode Charpy
Pada penelitian ini alat uji impak yang digunakan adalah metode charpy
(gambar 2.25) dimana spesimen disokong pada kedua ujungnya, dan takikan dibuat
lx
Gambar 2.26. Alat Uji Impact (charpy impact test)
Hasil pengujian impak akan diperoleh banyaknya energi yang diserap (E) oleh
spesimen uji. Banyaknya energi yang diserap ini akan menyatakan ketangguhan
(toughness) dari material yang diuji. Besarnya energi yang diserap dinyatakan dengan
(
CosA)
D P
E = . cos β −
Dimana :A = sudut permulaan (147o)
� = sudut akhir P = 251,3 N
D = 0,6495 m
Energi yang diperlukan untuk mematahkan benda uji charpy sering kali
dinyatakan sebagai energi yang diserap tiap satuan luas penampang lintang benda uji.
Pengukuran lain yang biasa dilakukan dalam pengujian impak Charpy adalah
penelaahan permukaan perpatahan untuk menentukan jenis perpatahan (fracografi)
lxi
maka perpatahan impak digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu:
Perpatahan berserat (fibrous fracture), yang melibatkan mekanisme pergeseran
bidang-bidang kristal di dalam bahan (logam) yang ulet (ductile). Ditandai dengan
permukaan patahan berserat yang berbentuk dimpel yang menyerap cahaya dan
berpenampilan buram. Perpatahan granular/kristalin, yang dihasilkan oleh mekanisme
pembelahan (cleavage) pada butir-butir dari bahan (logam) yang rapuh (brittle).
Ditandai dengan permukaan patahan yang datar yang mampu memberikan daya
pantul cahaya yang tinggi (mengkilat). Perpatahan campuran (berserat dan granular).
Merupakan kombinasi dua jenis perpatahan di atas.
Selain dengan harga impak yang ditunjukkan oleh alat uji pengukuran
ketangguhan suatu bahan dapat dilakukan dengan memperkirakan berapa persen
patahan berserat dan patahan kristalin yang dihasilkan oleh benda uji yang diuji pada
temperatur tertentu. Semakin banyak persentase patahan berserat maka dapat dinilai
semakin tangguh bahan tersebut. Cara ini dapat dilakukan dengan mengamati
permukaan patahan benda uji di bawah miskroskop stereoscan.
Hal ini dapat disebabkan oleh peningkatan laju regangan atau penurunan suhu.
Usaha dari perpatahan pembelahan jauh lebih sedikit dari usaha perpatahan
penggabungan rongga mikro, karena melibatkan lebih sedikit deformasi plastis.
Perubahan pada mekanisme perpatahan kemudian akan menyebabkan transisi ulet ke
lxii
Gambar 2.27. Struktur Mikro Mekanisme Perpatahan Microvoid Coalescence
(Sumbe
Gambar 2.28. Struktur Mikro Mekanisme Perpatahan Cleavage
(Sumbe
Pada gambar diatas, bentuk struktur mikro mekanisme patahan yang diambil
dengan menggunakan alat miskroskop stereoscan. Bentuk patahan ini dapat
ditentukan dengan mudah, walaupun pengamatan permukaan patahan tidak
menggunakan perbesaran atau alat uji. Facet permukaan patahan belah yang datar
memperlihatkan daya pemantul cahaya yang tinggi serta penampilan yang berkilat.
lxiii
Notch
Notch pada material akan menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan
pada daerah yang lancip sehingga material lebih mudah patah. Selain itu
notch juga akan menimbulkan triaxial stress. Triaxial stress ini sangat
berbahaya karena tidak akan terjadi deformasi plastis dan menyebabkan
material menjadi getas.
Temperatur
Pada temperatur tinggi material akan getas karena pengaruh vibrasi
elektronnya yang semakin rendah, begitupun sebaliknya.
Strainrate
Jika pembebanan diberikan pada strainrate yang biasa-biasa saja, maka
material akan sempat mengalami deformasi plastis, karena pergerakan
atomnya (dislokasi). Dislokasi akan bergerak menuju ke batas butir lalu
kemudian patah. Namun pada uji impak, strain rate yang diberikan sangat
tinggi sehingga dislokasi tidak sempat bergerak, apalagi terjadi deformasi
plastis, sehingga material akan mengalami patah transgranular, patahnya
ditengah-tengah atom, bukan di batas butir.
Dari hasil percobaan akan didapatkan energi dan temperatur. Dari data
tersebut, kita akan buat diagram harga impak terhadap temperatur. Energi akan
berbanding lurus dengan harga impak. Kemudian kita akan mendapakan temperatur
transisi. Temperatur transisi adalah range temperature dimana sifat material dapat
lxiv
Temperatur transisi ini bergantung pada berbagai hal, salah satunya aspek
metalurgi material, yaitu kadar karbon. Material dengan kadar karbon yang tinggi
akan semakin getas, dan harga impaknya kecil, sehingga temperatur transisinya lebih
besar. Temperatur transisi akan mempengaruhi ketahanan material terhadap
perubahan suhu. Jika temperatur transisinya kecil maka material tersebut tidak tahan
terhadap perubahan suhu.
Pada baja dan aluminium terdapat perbedaan harga impak. Harga impak baja
lebih tinggi dari pada aluminium menunjukkan bahwa ketangguhan baja lebih tinggi
jika dibandingkan dengan aluminium. Ketangguhan adalah kemampuan material
untuk menyerap energi dan berdeformasi plastis hingga patah. Pada proses penilitian
ini, bentuk dan dimensi dari uji impak Charpy dengan ukuran yang telah ditentukan
berdasarkan ASTM E23-56T. Dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.29. Bentuk Dan Dimensi Uji Impak Berdasarkan ASTM E23-56T
Balok sederhana berlekuk V tpe charpy
Balok sederhana lubang kunci berlekuk tipe charpy
lxv 2.5.2 Uji Tarik (Tensile Test)
Proses pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik benda uji.
Pengujian tarik untuk kekuatan tarik daerah las dimaksudkan untuk mengetahui
apakah kekuatan las mempunyai nilai yang sama, lebih rendah atau lebih tinggi dari
kelompok raw materials. Pengujian tarik untuk kualitas kekuatan tarik dimaksudkan
untuk mengetahui berapa nilai kekuatannya dan dimanakah letak putusnya suatu
sambungan las. Pembebanan tarik adalah pembebanan yang diberikan pada benda
dengan memberikan gaya tarik berlawanan arah pada salah satu ujung
benda.Penarikan gaya terhadap beban akan mengakibatkan terjadinya perubahan
bentuk (deformasi) bahan tersebut. Proses terjadinya deformasi pada bahan uji adalah
proses pergeseran butiran kristal logam yang mengakibatkan melemahnya gaya
elektromagnetik setiap atom logam hingga terlepas ikatan tersebut oleh penarikan
gaya maksimum.Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinu dan pelan–
pelan bertambah besar, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai
perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva tegangan regangan.
lxvi
Pada pengujian tarik beban diberikan secara kontinu dan pelan–pelan
bertambah besar,bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai
perpanjangan yang dialami benda uji dan dihasilkan kurva
teganganregangan.Tegangan dapat diperoleh dengan membagi beban dengan luas
penampang mula benda uji.
Dimana:
σu= Tegangan nominal (kg/mm2) Fu = Beban maksimal (kg)
Ao = Luas penampang mula dari penampang batang (mm2)
Regangan (persentase pertambahan panjang) yang diperoleh dengan membagi
perpanjangan panjang ukur (ΔL) dengan panjang ukur mula-mula benda uji.
Dimana:
ε = Regangan (%) Δ L = Panjang akhir (mm)
Lo = Panjang awal (mm)
Pembebanan tarik dilakukan terus-menerus dengan menambahkan beban
sehingga akan mengakibatkan perubahan bentuk pada benda berups pertambahan σu = ��
��
�=ΔL
lxvii
panjang dan pengecilan luas permukaan dan akan mengakibatkan kepatahan pada
beban.