TUGAS MAKALAH
TUGAS MAKALAH
STRUKT
STRUKTUR
UR DAN SIFAT
DAN SIFAT MATER
MATERIAL
IAL
“
“ De
Defo
form
rmas
asi P
i Pllas
asti
tis
s ””
CHRISMAN
CHRISMAN
L2E009148
L2E009148
JURU
JURUSAN
SAN TEKN
TEKNIK
IK MESIN
MESIN
FAKULTAS TEKNIK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
SEMARANG
2009
2009
Mekanisme Deformasi Plastis Mekanisme Deformasi Plastis
Deformasi plastis artinya perbuahan bentuk yang tidak dapat kembali seperti Deformasi plastis artinya perbuahan bentuk yang tidak dapat kembali seperti semula, suatu logam yang diberi gaya akan terdeformasi, jika masih di batas semula, suatu logam yang diberi gaya akan terdeformasi, jika masih di batas -batas elastisita
-batas elastisitas suatu bahan akan s suatu bahan akan kembali kebentkembali kebentuk semula nya, uk semula nya, tapi jika gayatapi jika gaya te
tersrsebebut ut memenynyebebababkakan n dedefoformrmasasi i sasampmpai ai titititik k lulululuh h didisisininilalah h didimumulalaininyaya defo
mik
mikroro, , dedefoformarmasi si plaplaststis is menmenyeyebababkabkan n leplepasasnynya a ikaikatan tan atoatom m susuatatu u babahahann dengan atom tetanganya, dan membentuk ikatan atom lain, tapi ada juga atom dengan atom tetanganya, dan membentuk ikatan atom lain, tapi ada juga atom yang
yang tertergesegeser r terterus us menemenerus rus sehsehinggingga a menymenyebaebabkabkan n disldislokaokasi, si, jika jika berbergesegeser r terus sampai ke ujung kristal dan terjadi slip.
terus sampai ke ujung kristal dan terjadi slip.
Den
Dengan gan adaadanya nya defdeformaormasi si maka bentuk maka bentuk kriskristal tal akaakan n berberubah ubah dardari i equequiaxeiaxedd menjadi memanjang
menjadi memanjang, dan , dan jika beban dilepaskan, atom ini tidak jika beban dilepaskan, atom ini tidak kembali kebentkembali kebentukuk aw
awal. al. ununtutuk k pepengngararuh uh nya nya teterharhadadap p sifsifat at mekmekananik ik yayaituitu, , dedefoformarmasi si plaplastistiss me
menynyebebababkakan n didiststororsi si yayang ng memenynyebebababkakan n lologagam m mamakikin n tetegagangng, , hahal l ininii menyebabkan kekuatan logam makin besar, logam makin keras dan kuat, tp menyebabkan kekuatan logam makin besar, logam makin keras dan kuat, tp keuletan nya semakin kecil, peristiwa ini dinamakan penguatan regang (strain keuletan nya semakin kecil, peristiwa ini dinamakan penguatan regang (strain hardening)
hardening)
Gbr.1 Gambaran singkat uji tarik dan datanya Gbr.1 Gambaran singkat uji tarik dan datanya
Pad
Pada a intiintinya nya defdeformaormasi si plaplastis stis terjterjadi adi ketketika ika banbanyak yak disdislokalokasi si bergbergeraerak k dandan berkembang biak sehingga mengakibatkan deformasi makroskopik. Dengan kata berkembang biak sehingga mengakibatkan deformasi makroskopik. Dengan kata lai
lain, n, itu itu adadalalah ah gegerarakakan n didisloslokakasi si dadalalam m mamateteri ri yayang ng mememunmungkgkinkinkan an ununtuktuk de
defoformarmasi. si. JikJika a kitkita a ingingin in untuntuk uk menmeningingkakatktkan an sifsifat at mekmekananik ik babahahan n (y(yaitaituu meningkatkan hasil dan kekuatan tarik), kita hanya perlu memperkenalkan suatu meningkatkan hasil dan kekuatan tarik), kita hanya perlu memperkenalkan suatu mekanisme yang melarang mobilitas dislokasi ini. Apa
mekanisme yang melarang mobilitas dislokasi ini. Apa pun mekanisme mungkin,pun mekanisme mungkin, (bekerja pengerasan, ukuran butir, pengurangan, dll) mereka semua dislokasi (bekerja pengerasan, ukuran butir, pengurangan, dll) mereka semua dislokasi men
menghaghambambat t gegerarak k dadan n memembumbuat at matmatereri i lelebih bih kukuat at dadaripripadada a sesebebelumlumnynya.a. Te
Tekakananan n yayang ng dipdipererluklukan an ununtutuk k menmenimbimbulkulkan an gegerarakakan n disdislolokakasi si liplipat at leblebihih rendah daripada tegangan teoritis yang diperlukan untuk memindahkan seluruh rendah daripada tegangan teoritis yang diperlukan untuk memindahkan seluruh bida
bidang ng atoatom, m, sehsehinggingga a mode ini mode ini strestres s lega adalah lega adalah menmenguntguntungungkan kan dengdenganan penuh semangat.
Oleh karen
Oleh karena a itu, kekeritu, kekerasaasan n dan kekuadan kekuatan tan (ba(baik ik hasihasil l dan tarik) secara kritisdan tarik) secara kritis tergantu
tergantung ng pada kemudahan yang bergerak dislokasi. Menjepit poin, pada kemudahan yang bergerak dislokasi. Menjepit poin, atau lokasiatau lokasi dalam kristal yang menentang gerakan dislokasi dapat diperkenalkan ke dalam dalam kristal yang menentang gerakan dislokasi dapat diperkenalkan ke dalam kisi
kisi untuntuk uk menmenguragurangi ngi mobimobilitalitas s disldislokaokasi si , , dendengan gan demidemikian kian menmeningkingkatkatkanan kekuatan mekanik. Dislokasi dapat disematkan karena lapangan stres interaksi kekuatan mekanik. Dislokasi dapat disematkan karena lapangan stres interaksi dengan dislokasi dan partikel terlarut, atau hambatan fisik dari batas butir dan dengan dislokasi dan partikel terlarut, atau hambatan fisik dari batas butir dan tahap kedua presipitat. Ada empat utama mekanisme penguatan logam, namun tahap kedua presipitat. Ada empat utama mekanisme penguatan logam, namun konsep kunci yang harus diingat tentang
konsep kunci yang harus diingat tentang penguapenguatan bahan logam tan bahan logam adalah bahwaadalah bahwa hal
hal itu itu adaadalah lah tenttentang ang gergerak ak dan mencegadan mencegah h disldislokaokasi si propropagapagasi. si. AndAnda a tidatidakk me
mengngununtutungngkakan n sesehihingngga ga bebersrsememanangagat t ununtutuk k didislslokokasasi i bebergrgererak ak atatauau menyebarkan.
menyebarkan.
Untuk materi yang telah diperkuat, dengan beberapa metode pengolahan, jumlah Untuk materi yang telah diperkuat, dengan beberapa metode pengolahan, jumlah gaya yang dibutuhkan untuk memulai ireversibel (plastik) deformasi lebih besar gaya yang dibutuhkan untuk memulai ireversibel (plastik) deformasi lebih besar da
daripripadada a itu itu ununtutuk k babahahan n asasli. li. DaDalam lam amamorf orf babahahan-bn-bahahan an sesepeperti rti popolimlimerer,, keramik amorf (kaca), dan logam amorf, tidak adanya tatanan rentang panjang keramik amorf (kaca), dan logam amorf, tidak adanya tatanan rentang panjang mengarah ke menghasilkan melalui mekanisme seperti patah getas, krasing, dan mengarah ke menghasilkan melalui mekanisme seperti patah getas, krasing, dan ge
geseser r baband nd pepembembentuntukakan. n. DaDalam lam sissistetem m inini, i, pepengunguatatan an mekmekananismisme e tidtidakak mel
melibaibatkatkan n didisloslokakasi, si, melmelainainkakan n teterdrdiri iri dadari ri modmodifiifikakasi si strstruktuktur ur kimkimia ia dadann pengolahan bahan utamanya. Sayangnya, kekuatan bahan baku tidak dapat jauh pengolahan bahan utamanya. Sayangnya, kekuatan bahan baku tidak dapat jauh meningkat. Masing-masing dari mekanisme diuraikan di bawah ini melibatkan meningkat. Masing-masing dari mekanisme diuraikan di bawah ini melibatkan be
bebeberaprapa a tratrade de ofoff f dedengngan an yayang ng lailain n prpropoperterti i mamateteri ri dikdikomompropromikmikan an dadalamlam proses penguatan.
proses penguatan.
Penguatan Mekanisme di Metals Penguatan Mekanisme di Metals
Kerja pengerasan Kerja pengerasan
Spe
Spesiesies s utautama ma yayang ng bebertartanggnggung ung jajawawab b ununtuk tuk bebekekerja rja pepengengerarasan san adadalaalahh disl
dislokaokasi. si. DisDislokalokasi si beriberintenterakraksi si satsatu u sama sama lain lain dendengan gan mengmenghashasilkailkan n medamedann tega
tegangan ngan daladalam m matemateri. ri. InteInteraksraksi i antaantara ra medmedan an tegtegangaangan n disldislokaokasi si disldislokaokasisi dapat menghambat gerak oleh menjijikkan atau
dapat menghambat gerak oleh menjijikkan atau interakinteraksi msi menarik. Selain itu, jikaenarik. Selain itu, jika dua dislokasi lintas, garis dislokasi belitan terjadi, menyebabkan pembentukan dua dislokasi lintas, garis dislokasi belitan terjadi, menyebabkan pembentukan jogging yang menent
jogging yang menentang pergerakang pergerakan dislokasi. Jog keterban dislokasi. Jog keterbelitan ini dan bertindakelitan ini dan bertindak sebagai poin menjepit, yang menentang gerak dislokasi. Sebagai proses kedua sebagai poin menjepit, yang menentang gerak dislokasi. Sebagai proses kedua lebih mungkin terjadi ketika lebih dislokasi hadir, ada korelasi antara kerapatan lebih mungkin terjadi ketika lebih dislokasi hadir, ada korelasi antara kerapatan dislokasi dan kekuatan luluh, di mana G adalah modulus geser, b adalah vektor dislokasi dan kekuatan luluh, di mana G adalah modulus geser, b adalah vektor Burg
Burgersers, , dan dan adaadalah lah kerakerapatapatan n disldislokaokasi. si. MenMeningkingkatkaatkan n kerkerapatapatan an dislodislokaskasii meni
meningkangkatkatkan n kekkekuatauatan n lulululuh h yanyang g menmenghasghasilkailkan n tegtegangangan an gesgeser er yanyang g leblebihih tinggi diperlukan untuk memindahkan dislokasi.
Proses ini mudah diamati saat bekerja suatu material. Secara teoritis, kekuatan Proses ini mudah diamati saat bekerja suatu material. Secara teoritis, kekuatan da
dari ri susuatatu u mamateteririal al tatanpnpa a didislslokokasasi i akakan an sasangngat at titingnggi gi (τ (τ = = G G / / 2) 2) kakarerenana de
defoformrmasasi i plplasastitis s akakan an memememerlrlukukan an pepememecacahahan n babanynyak ak ikikatatan an sesecacarara bersamaan. Namun, pada nilai-nilai kerapatan dislokasi moderat sekitar 10 7 -10 bersamaan. Namun, pada nilai-nilai kerapatan dislokasi moderat sekitar 10 7 -10 9 dislokasi / m 2, material akan memperlihatkan jauh lebih rendah kekuatan 9 dislokasi / m 2, material akan memperlihatkan jauh lebih rendah kekuatan mekanik. Analog, lebih mudah untuk memindahkan karpet karet di permukaan mekanik. Analog, lebih mudah untuk memindahkan karpet karet di permukaan deng
dengan an menymenyebaebarkarkan n berberiak iak keckecil il daridaripadpada a dengdengan an menymenyereeret t seluseluruh ruh karkarpet.pet. Pada kepadatan dislokasi 10 14 dislokasi / m 2 atau lebih tinggi, kekuatan bahan Pada kepadatan dislokasi 10 14 dislokasi / m 2 atau lebih tinggi, kekuatan bahan menjadi tinggi sekali lagi.
menjadi tinggi sekali lagi. Perlu dicatat bahwa kerapataPerlu dicatat bahwa kerapatan n dislokadislokasi tidak si tidak bisa jauhbisa jauh tinggi karena materi maka akan kehilangan struktur kristal.
tinggi karena materi maka akan kehilangan struktur kristal.
Gambar 2: Ini adalah skema menggambarkan bagaimana kisi tegang dengan Gambar 2: Ini adalah skema menggambarkan bagaimana kisi tegang dengan penambahan zat terlarut substitusi dan interstisial. Perhatikan ketegangan dalam penambahan zat terlarut substitusi dan interstisial. Perhatikan ketegangan dalam kisi bahwa atom terlarut penyebabnya. Interstisial terlarut dapat karbon dalam kisi bahwa atom terlarut penyebabnya. Interstisial terlarut dapat karbon dalam besi misalnya. Atom karbon dalam situs interstisial kisi menciptakan lapangan besi misalnya. Atom karbon dalam situs interstisial kisi menciptakan lapangan stres yang menghambat gerakan dislokasi.
PENGUJIAN MEKANIK BAHAN PENGUJIAN MEKANIK BAHAN
Untuk
Untuk mengetahui mengetahui sifat sifat mekanik mekanik suatu suatu bahan bahan yaitu yaitu kemampuan kemampuan bahanbahan dalam menerima beban/gaya tanpa merusak bahan tersebut, perlu dilakukan dalam menerima beban/gaya tanpa merusak bahan tersebut, perlu dilakukan pengujian mekanik.
pengujian mekanik.
Sifat mekanik yang utama adalah : Sifat mekanik yang utama adalah :
1.
1. Uji Strength ( kekuatan ) :Uji Strength ( kekuatan ) : kemampuan bahan dalam menerimakemampuan bahan dalam menerima
beban/tegangan tanpa menyebabkan patah. Cara pengujiannya beban/tegangan tanpa menyebabkan patah. Cara pengujiannya dapat dengan uji tarik statik
dapat dengan uji tarik statik
Lo
Lo LL
Dari hasil pengujiannya, akan diperoleh kurva tegangan ( stress ) dan Dari hasil pengujiannya, akan diperoleh kurva tegangan ( stress ) dan regangan ( Strain )
regangan ( Strain )
Tegangan
Tegangan ( ( σ σ ) ) = = P/A P/A dimana dimana P P : : beban beban , , A A : : luas luas penampangpenampang
Regangan ε
Regangan ε = δ = δ / / Lo dimana Lo dimana δ δ : : L L - - LoLo
UTS UTS Stress Stress Deformasi plastis Deformasi plastis Deformasi elastis Deformasi elastis Strain Strain
2.
2. Uji Hardness ( kekerasan )Uji Hardness ( kekerasan ) : ketahanan bahan terhadap gaya tekan,: ketahanan bahan terhadap gaya tekan,
goresan atau pengikisan. Pengujiannya dengan menjatuhkan bola goresan atau pengikisan. Pengujiannya dengan menjatuhkan bola baja ( cara Rockwell
baja ( cara Rockwell / Brinell ) / Brinell ) atau intan kerucut ( cara Vatau intan kerucut ( cara Vickers ).ickers ).
Rockwell : bola baja 100 – 150 Kg Rockwell : bola baja 100 – 150 Kg
Specimen
Specimen 1,5 1,5 – – 1,6 1,6 mmmm
Brinell
Brinell : : bola bola baja baja 500 500 – – 3000 3000 KgKg Specimen
Specimen 6 6 mmmm
Vickers
Vickers : : intan intan 1 1 – – 120 120 KgKg
beban beban Kekerasan
Kekerasan = = luas luas penekananpenekanan
3.
3. Uji Impact ( pukul kejutUji Impact ( pukul kejut ) : ketangguhan bahan terhadap beban) : ketangguhan bahan terhadap beban
mendadak. Pengujiannya mendadak. Pengujiannya
4.
4. Uji Fatique ( KelelahanUji Fatique ( Kelelahan ) : ketahanan bahan terhadap beban) : ketahanan bahan terhadap beban
berulang dalam waktu lama. Cara pengujiannya dengan rotary berulang dalam waktu lama. Cara pengujiannya dengan rotary bending. bending. Stress Stress Fatique limit Fatique limit Cycle Cycle 5.
5. Uji Creep ( kerapuhanUji Creep ( kerapuhan ) ) : kemampuan : kemampuan bahan bahan pada saatpada saat
pemanasan
pemanasan > > 1/2 1/2 TLTL ooK dalam waktu lama.K dalam waktu lama.
Strain Strain
Primary
Primary steady steady TertiaryTertiary Creep
Creep creep creep creepcreep
Waktu Waktu
