LAPORAN UJI BAHAN
UJI TARIK BAHAN KULIT IMITASI
Oleh :
TEAM LABORATORIUM PENGUJIAN BAHAN
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
A. Pendahuluan
Dewasa ini perkembangan material komposit di bidang rekayasa sangat pesat. Pemanfaatannya sebagai bahan pengganti logam atau pengganti bahan baku produksi yang lain sudah semakin luas, seperti untuk peralatan olah raga, sarana transportasi (darat, laut dan udara), konstruksi dan dunia antariksa. Keuntungan penggunaan material komposit antara lain: tahan korosi, rasio antara kekuatan dan densitasnya cukup tinggi (ringan), murah dan proses pembuatannya mudah (Gay, dkk, 2003).
Dengan bertambahnya kebutuhan kulit tanpa diimbangi dengan daya dukung sumber bahan baku yang memadai, maka dituntut untuk menemukan material pengganti kulit yang lebih ramah lingkungan. Kulit imitasi merupakan hasil olahan komposit yang sangat bermanfaat. Kulit imitasi lebih mudah dibuat dan diproduksi, serta untuk membuatnya tidak memerlukan proses yang rumit. Bahan baku yang melimpah untuk membuat kulit imitasi membuat para pengusaha sepatu, tas, dan bola beralih pada penggunaan kulit imitasi. Kulit imitasi mudah dikerjakan untuk produk – produk yang dahulu menggunakan kulit alami.
Kekuatan bahan dari kulit imitasi memang berbeda. Hal ini tergantung aplikasi kulit imitasi tersebut, misalnya kalau hanya untuk membuat tas, maka kulit imitasi yang digunakan hanya kulit imitasi yang memiliki kekuatan tarik sedang, tetapi berbeda ketika digunakan sebagai bahan baku sepatu olahraga, maka dibutuhkan bahan kulit imitasi yang memiliki sifat fisik yang mampu dan kuat. Berikut ini adalah laporan tentang pengujian bahan kulit imitasi yang digunakan untuk pembuatan bola sepak, dll.
B. Tujuan
Secara eksplisit, pengujian bahan kulit imitasi ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan kekuatan tarik dari dua bahan kulit imitasi yang diujikan, dengan demikian akan diketahui kekurangan dan kelebihan dari masing – masing bahan kulit imitasi. Hal ini berdampak pada penggunaan kulit imitasi ini secara tepat.
C. Manfaat
Terdapat beberapa manfaat yang dapat diperoleh dari pelaksanaan penelitian ini, yaitu:
1. Secara teoritis, hasil penelitian ini dapat menambah kajian tentang pengujian bahan kulit imitasi.
2. Secara praktis, hasil pengujian bahan ini dapat digunakan sebagai acuan penggunaan kulit imitasi secara tepat pada produk – produk berbahan dasar kulit imitasi.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Landasan Teori
Untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan, tentu kita harus mengadakan pengujian terhadap bahan tersebut. Ada empat jenis uji coba yang biasa dilakukan, yaitu uji tarik (tensile test), uji tekan (compression test), uji torsi
(torsion test), dan uji geser (shear test). Dalam tulisan ini kita akan membahas
tentang uji tarik dan sifat-sifat mekanik logam yang didapatkan dari interpretasi hasil uji tarik.
Uji tarik mungkin adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi di seluruh dunia, misalnya di Amerika dengan ASTM E8 dan Jepang dengan JIS 2241. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Brand terkenal untuk alat uji tarik antara lain adalah antara lain adalah Gotech, Shimadzu, Instron dan Dartec.
Mengapa melakukan Uji Tarik? Banyak hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik. Bila kita terus menarik suatu bahan sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada gambar di bawah ini . Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.
Gambar 2. Grafik atau kurva yang ditunjukkan oleh pengujian
Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut "Ultimate Tensile Strength" disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.
Untuk keperluan kebanyakan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat digeneralisasi seperti pada gambar di bawah ini:
Batas elastic (σE) ( elastic limit)
Dalam gambar di atas dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke kondisi
semula) yaitu regangan “nol” pada titik O (lihat inset dalam gambar 3).
Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan. Terdapat konvensi batas regangan permamen (permanent strain) sehingga masih disebut perubahan elastis yaitu kurang dari 0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% . Tidak ada standarisasi yang universal mengenai nilai ini.
Batas proporsional σp (proportional limit)
Titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih bisa ditolerir. Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis.
Deformasi plastis (plastic deformation)
Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada gambar yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing.
Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress)
Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.
Tegangan luluh bawah σly (lower yield stress)
Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.
Regangan luluh εy (yield strain)
Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.
Regangan elastis εe (elastic strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.
Regangan plastis εp (plastic strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.
Regangan total (total strain)
Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastis, εT = εe+εp. Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.
Tegangan tarik maksimum TTM (UTS, ultimate tensile strength)
Pada gambar 3 ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.
Kekuatan patah (breaking strength)
Pada gambar 3 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.
Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara perubahan elastis dan plastis Untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah linier dan landing yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai tegangan yang menghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut offset-strain seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar 4. Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk kurva tanpa daerah linier
BAB III
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan adalah metode eksperimen melalui pengujian bahan kulit imitasi dengan mesin uji Tarik Gotech U60. Langkah – langkah dalam pengujian bahan dapat dilihat secara lengkap pada diagaram alur pengujian di bawah ini:
Gambar 5. Diagram alur pengujian bahan
PEMOTONGAN SPECIMENT SESUAI
DENGAN STANDAR ASTM D412
PENGUJIAN DENGAN MESIN UJI TARIK GOTECH U60
HASIL UJI TARIK PERSIAPAN SECIMENT YANG AKAN DI UJIKAN PENCARIAN
INFORMASI STANDART YANG
SESUAI DENGAN BAHAN (ASTM D412)
BAB IV
HASIL UJI BAHAN IMITASI
LAB. PENGUJIAN BAHAN DAN CNC JURUSAN TEKNIK MESIN UNNES
No Speciment Gambar Speciment Max Load (kgf) Elongation (mm) Elastic Modulus (kN/mm2) Yield Point (kgf) 1. 1.1A 17.761 10.439 0.001 17.425 2. 2.1A 15.799 11.457 0.001 8.475 3. 3.1A 16.507 12.496 0.001 8.738
Keterangan Uji Speciment
Nama Bahan : Kulit Imitasi Identitas Speciment : 1A
Untuk mendapatkan data yang akurat, maka sesuai dengan ketentuan dalam pengujian bahan diharuskan menggunakan tiga bahan uji (speciment) atau lebih. Grafik hasil pengujian tarik yang dilakukan pada speciment 1A, dapat dilihat sebagai berikut:
Dari hasil uji tarik yang telah dilakukan maka dapat simpulkan bahwa bahan kulit imitasi dengan idenstitas speciment 1A memiliki data kekuatan tarik rata-rata sebagai berikut:
Uji Speciment 1A:
Maks. Load rata-rata = 16.689 Kgf Elongation rata-rata = 11.464 mm Elastic Modulus rata-rata = 0.001 kN/mm2 Yield Point rata-rata = 11.546 Kgf
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 1 2 3 4 5 1A.1 1A.2 1A.3
Grafik rata-rata hasil uji tarik yang dilakukan pada speciment 1A, dapat dilihat sebagai berikut:
Maks load, 16.598 Elongation, 11.98 Modulus Elasticity, 0.001 Yield Point, 10.142 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1 2 3 4 5
Kekuatan Tarik Rata-Rata Speciment 1A
No Speciment Gambar Speciment Max Load (kgf) Elongation (mm) Elastic Modulus (kN/mm2) Yield Point (kgf) 1. 2.2A 14.871 30.866 0.002 14.855 2. 3.2A 11.634 30.886 0.002 - 3. 4.2A 10.450 28.655 0.002 10.450
Keterangan Uji Speciment
Nama Bahan : Kulit Imitasi Identitas Speciment : 2A
Untuk mendapatkan data yang akurat, maka sesuai dengan ketentuan dalam pengujian bahan diharuskan menggunakan tiga bahan uji (speciment) atau lebih. Grafik hasil pengujian tarik yang dilakukan pada speciment 2A, dapat dilihat sebagai berikut:
Dari hasil uji tarik yang telah dilakukan maka dapat simpulkan bahwa bahan kulit imitasi dengan idenstitas speciment 2A memiliki data kekuatan tarik rata-rata sebagai berikut:
Uji Speciment 2A:
Maks. Load rata-rata = 12.31833 Kgf Elongation rata-rata = 30.129 mm Elastic Modulus rata-rata = 0.002 kN/mm2 Yield Point rata-rata = 12.6525 Kgf
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 2A.2 2A.3 2A.4
Grafik rata-rata hasil uji tarik yang dilakukan pada speciment 2A, dapat dilihat sebagai berikut:
Maks load, 12.31833333 Elongation, 30.13566667 Modulud Elasticity, 0.002 Yield Point, 12.6525 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5
Kekuatan Tarik Rata-Rata Speciment 2A
No Speciment Gambar Speciment Max Load (kgf) Elongation (mm) Elastic Modulus (kN/mm2) Yield Point (kgf) 1. 1B 27.947 30.400 0.000 21.784 2. 1B.1 6.880 16.646 0.000 3.612 3. 2B 20.094 15.713 0.000 -
4. 2.B1 9.993 9.382 0.000 5.042
Pada uji tarik yang dilakukan pada kekuatan bahan yang disambung dengan jahitan pada setiap bahan, didapatkan data-data diatas. Bahan kulit imitasi yang digunakan pada uji kekuatan bahan yang disambung dengan jahitan dilakukan dengan masing-masing 2 bahan uji coba (sepciment), yaitu: 1B dan 2B.
Keterangan Uji Speciment
Nama Bahan : Kulit Imitasi Identitas Speciment : 1B
Bahan kulit imitasi pada speciment 1B, adalah bahan yang sama dengan identitas speciment pada bahan uji tarik 1A, akan tetapi pada uji tarik ini bahan disambung atau disatukan dengan cara dijahit antar 2 bahan kulit imitasi.
Pada grafik dapat dilihat hasil uji tarik yang sangat jauh berbeda. Hal ini dikarenakan pada bahan uji 1B, bahan tidak dipotong sesuai bentuk speciment dan dibiarkan utuh. Hal ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan bahan yang disambung langsung tanpa putus benang serta mempunyai dimensi faktual dari bahan uji. Sedangkan pada bahan uji 1B.1, bahan dipotong sesuai bentuk speciment untuk uji tarik, sehingga jahitan awal yang kondisi benangnya tidak terputus, karena pemotongan, jahitan benang pada sisi kanan dan kiri bahan uji terputus dan otomatis dimensi bahan uji menjadi lebih kecil
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 1B 1B.1
Setelah dilakukan pengujian, maka didapatkan rata-rata kekuatan bahan uji dengan identitas speciment 1B adalah sebagai berikut:
Uji Speciment 1B dan 1B.1:
Maks. Load rata-rata = 17.4135 Kgf Elongation rata-rata = 23.523 mm Elastic Modulus* rata-rata = 0.000 kN/mm2 Yield Point rata-rata = 12.698 Kgf
* Keterangan : tidak dapat terbaca oleh mesin uji tarik, karena bahan yang diuji adalah sambungan jahitan, sehingga rentan lepas dan rapuh.
Grafik rata-rata hasil uji tarik yang dilakukan pada speciment 1B, dapat dilihat sebagai berikut:
Maks load, 17.4135 Elongation, 23.523 Modulus Elasticity, 0 Yield Point, 12.698 0 5 10 15 20 25 0 1 2 3 4 5
Kekuatan Tarik Rata-Rata Bahan Yang disambung dengan Jahitan Benang
Keterangan Uji Speciment
Nama Bahan : Kulit Imitasi Identitas Speciment : 2B
Bahan kulit imitasi pada speciment 2B, adalah bahan yang sama dengan identitas speciment pada bahan uji tarik 2A, akan tetapi pada uji tarik ini bahan disambung atau disatukan dengan cara dijahit antar 2 bahan kulit imitasi.
Pada grafik dapat dilihat hasil uji tarik yang sangat jauh berbeda. Hal ini dikarenakan pada bahan uji 2B, bahan tidak dipotong sesuai bentuk speciment dan dibiarkan utuh. Hal ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan bahan yang disambung langsung tanpa putus benang serta mempunyai dimensi faktual dari bahan uji. Sedangkan pada bahan uji 2B.1, bahan dipotong sesuai bentuk speciment untuk uji tarik, sehingga jahitan awal yang kondisi benangnya tidak terputus, karena pemotongan, jahitan benang pada sisi kanan dan kiri bahan uji terputus dan otomatis dimensi bahan uji menjadi lebih kecil. Kemudian dapat dilihat pada Speciment 2B.1 Yield point tidak terbaca oleh mesin uji tarik dikarenakan kuatnya bahan yang disambung, sehingga pada saat diuji pada mesin uji tarik bahan tidak putus dan
0 5 10 15 20 25 0 1 2 3 4 5 2B 2B.1
Setelah dilakukan pengujian, maka didapatkan rata-rata kekuatan bahan uji dengan identitas speciment 2B adalah sebagai berikut:
Uji Speciment 2B dan 2B.1:
Maks. Load rata-rata = 15.0435 Kgf Elongation rata-rata = 12.5475 mm Elastic Modulus* rata-rata = 0.000 kN/mm2 Yield Point **rata-rata = 5.042 Kgf
* Keterangan : tidak dapat terbaca oleh mesin uji tarik, karena bahan yang diuji adalah sambungan jahitan, sehingga rentan lepas dan rapuh.
** Keterangan : Yield point pada uji speciment 2B tidak dapat terbaca oleh mesin uji tarik dikarenakan kuatnya bahan yang disambung, sehingga pada saat diuji pada mesin uji tarik bahan tidak putus dan terlepas dari jepitan ragum mesin uji tarik.
Grafik rata-rata hasil uji tarik yang dilakukan pada speciment 2B, dapat dilihat sebagai berikut:
Maks load, 15.0435 Elongation, 12.5475 Modulus Elasticity, 0 Yield Point, 5.042 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 1 2 3 4 5
