1.1 Latar Belakang
Material merupakan komponen atau unsur yang sangat penting dalam proses produksi. Dalam perencanaan produksi dibutuhkan pengetahuan tentang kualitas material yang digunakan pada proses produksi. Oleh sebab itu, kita sebagai seorang engineer harus mampu untuk melakukan pengujian-pengujian terhadap sebuah material, baik itu pengujian merusak, maupun pengujian tidak merusak, dan salah satu dari pengujian merusak tersebut adalah uji tekan.
1.2 Tujuan
Pengujian tekan dilakukan untuk mendapatkan:
• Fenomena yang terjadi pada uji tekan.
• Pengaruh pengujian tekan dengan tingkat deformasi bervariasi terhadap kekerasan alumunium.
1.3 Manfaat
Dengan melakukan uji tekan kita dapat mengetahui sifat mekanik dari suatu material. Sehingga kita dapat memprediksikan pengaruh pembebanan terhadap material tersebut dan mengetahui fenomena yang terjadi pada saat berlangsungnya uji tekan. Dengan begitu, kita dapat menggunakan material sesuai dengan sifat-sifat mekaniknya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Defenisi Uji Tekan
Pengujian tekan adalah salah satu pengujian mekanik dan tergolong pada jenis pengujian merusak karena spesimen/ material yang diuji tidak dapat digunakan kembali.
2.2 Fenomena-fenomena yang terjadi pada uji tekan
1. Barreling
Barelling adalah perubahan bentuk dimensi karena gesekan antara penekan dengan benda uji.
Gesekan antara spesimen dan dies yang menghambat permukaan atas an bawah. Spesimen berekspansi secara bebas dapat menyebabkan fenomena
barreling.
Fenomena barreling diakibatkan oleh ukuran diameter yang lebih besar daripada tinggi spesimen.
Gambar E.2.1 Barreling
Buckling adalah terjadinya pembengkokan pada material setelah diberi
beban, hal ini disebabkan :
• Ukuran diameter yang lebih kecil daripada tinggi spesimen.
• Benda uji tidak sesumbu pada penekan.
Gambar E.2.2 Buckling
Pada pengujian tekan terhadap benda uji akan terbentuk suatu diagram perbandingan antara tegangan dan regangan.
σ
= o Α Ρ L -e 0 0 0 t ∆ = =Mekanisme terjadinya penguatan material saat uji tekan 3. Strain hardening
Strain hardening yaitu pengerasan pada material akibat penumpukan
dislokasi pada batas butir. Proses :
Material di deformasi, sehingga terjadi pergerakan dislokasi. Bila deformasi diteruskan, maka akan terjadi pertambahan dislokasi. Suatu saat dislokasi akan menumpuk, pada saat inilah terjadi Strain Hardening. Bila deformasi tetap diteruskan, maka dislokasi yang menumpuk akan muncul ke permukaan, lalu menyebabkan terjadinya retak hingga material tersebut patah.
Jika balok dengan ketinggian awal (ho) menjadi hi maka regangan aksial atom menjadi :
BAB III METODOLOGI
3.1 Peralatan Percobaan
Peralatan yang digunakan pada pengujian tekan adalah : 1. Mesin uji universal dan perlatan pendukungnya. 2. Dial indicator dan standar magnetik
3. Jangka sorong 4. Tungku pemanas
5. Alat uji kekerasan dan peralatan pendukungnya 6. Mesin amplas sabuk
7. Mesin poles 3.2 Skema Alat
Gambar E.3.2 Alat Uji Tekan
3.3 Prosedur percobaan
1. Spesimen disiapkan. Salah satu spesimen dibagi 2 sehingga didapat empat spesimen.
2. Ukur panjang dan diameter spesimen 3. Untuk h/d > 3/2 diberi ε 20% dan 30 %
Untuk h/d < 3/2 diberi ε 20% dan 30 % 4. Peralatan disiapkan seperti skema alat
5. Setelah diuji tekan, spesimen dipotong untuk tiap tingkat deformasi dibagian tengahnya, amplas pada spesimen yang akan di uji kekerasannya dan bagian tersebutdi haluskan pada mesin poles.
6. Di ukur kekerasannya, dan dicatat
BAB IV
DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Percobaan
Spesimen adalah Alumunium
Spesimen €(%) h0 (mm)
d0
(mm) hiteori hipercobaan Fenomena HRA
h/d > 3/2 20 50 25 40,44 42,1 Buckling strain hardening 12 34 26 30 49,4 25 36,6 37 Buckling strain herdening 15 16,5 22 h/d < 3/2 20 23,3 25,3 19,07 18,8 Barreling 36,5 33 35 30 25,3 25,3 18,66 21,6 Barreling 35 37 39
Tabel E.1 Tabel Hasil Percobaan
4.2 Perhitungan A. h/d < 3/2
ε = 20 % ε = 30 %
hi teori = 40,44 hi teori = 36,6
∆h teori = ho – hi teori ∆h teori = ho – hi teori = 50 – 40,44 = 49,4 – 36,6
= 9,56 =12,8
B. h/d < 3/2
hi teori = 19,076 hi teori = 18,668 ∆h teori = ho – hi teori ∆h teori = ho – hi teori = 23,3– 19,076 = 25,3 – 18,668
= 4,224 = 6,632
4.4 GRAFIK A. AL h/d > 3/2
4.5 Analisa
Pengujian tekan dengan memberikan pembebanan dari dua arah yang menuju satu titik. Pengujian dilakukan terhadap spesimen alumunium, yang dibedakan atas dua, berdasarkan nilai perbandingan h/d. yaitu dalam alumunium h/d > 3/2 dan alumunium < 3/2. Dengan nilai perbandingan ini akan didapatkan fenomena akan didapat fenomena pada pengujian tekan.
Pengujian dilakukan pada spesimen yang memiliki nilai regangan (€) 20% dan 30% .Pada Al dengan h/d > 3/2 didapat nilai HRA yang berbeda dari 3 titik yang dilakukan setelah penekanan dilakukan. Pada Al h/d > 3/2 dengan € = 20% pada pengujian didapatkan h setelah penekanan adalah 42,1 dari panjang awal h0
adalah 50 dari data yang dihasilkan menunjukan adanya fenomena buckling dan terjadi juga strain hardening (pengerasan material) selama penekanan dilakukan.
Buckling merupakan fenomena perubahan dimensi spesimen akibat pembebanan
setelah penekanan panjang akhir h1 = 37. Hal ini menunjukan adanya fenomena
buckling. Dan mekanisme yang terjadi adalah adanya pengerasan material.
Pengerasan material diketahui dari pengujian kekerasan material yang telah dilakukan pengujian tekan, sehinga didapatkan nilai HRA yang berbeda dari tiga titik yang diambil.
Pengujian dilakukan dengan Al h/d < 3/2 pada € = 20 % diketahui atau didapatkan data yang prinsipnya sama. Diameter awal yang diambil adalah 25,3. Dan untuk nilai h terjadi pemendekan material yaitu dari 23,3 menjadi 18,8. Hal ini menunjukkan adanya fenomena yang terjadi adalah fenomena barreling. shingga nilai HRA yang diuji dengan uji kekerasan berbeda-beda dari tiga titik.
Untuk Al h/d < 3/2 pada € = 30 % didapatkan atau diketahui fenomena yang terjadi adalah barreling. Barreling merupakan pembengkokan material akibat penekannan. Diketahui dari data yaitu h0 =25,3 setelah penekanan menjadi
h1 =21,6. Spesimen setelah penekanan dilakukan pula pengujian kekerasan,
sehingga didapatkan nilai HRA dari tiga titik yang diambil.
Jadi dari percobaan dan data yang dihasilkan terdapat perbedaan data, yaitu pada Al h/d > 3/2 dan Al h/d < 3/2 didapatkan fenomena yang berbeda dan niai HRA yang berbeda pula.
Grafik yang didapatkan merupakan grafik HRA terhadap titk dari pengujian kekerasan. Pengujian keras dilakukan dengan tiga titik yang berbeda. Pada grafik Al h/d > 3/2 20% terjadi atau diketahui kekerasan yang paling kecil pada titik 2 dengan nilai HRA = 33 dan untuk h/d > 3/2 30% terlihat grafik yang semakin menanjak, hal ini menunjukkan kekerasan material setelah ditekan semakin keras.
Hal berbeda pada grafik h/d < 3/2 20 % yaitu memiliki nilai kekerasan yang paling tinggi pada titik 2 dengan nilai HRA =34. Sedangkan titik h/d < 3/2 30% terjadi penanjakan grafik, namun tidak begitu tajam dibandingka Al h/d > 3/2 30%.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Nilai perbandingan h/d mempengaruhi fenomena-fenomena yang terjadi. 2. AL h/d > 3/2, fenomena yang terjadi adalah Buckling.
3. AL h/d < 3/2, fenomena yang terjadi adaalah Barreling.
4.Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui mekanisme yang terjadi pada uji tekan.
5.Terjadi mekanisme pengerasan material setelah penekanan dilakukan.
5.2 Saran
1. Praktikan diharapkan berhati-hati dalam pratikum demi keselamatan praktikan.
2. Praktikan dianjurkan untuk mengikuti prosedur percobaan yang telah ada.
3. Dibutuhkan kerja sama tim dalam pratikum demi kelancaran pengambilan data.
Tugas Sebelum Praktikum
1. Sebutkan ciri-ciri dan cara melakukan pengujian tekan! Jawab :
Ciri-ciri pengujian tekan adalah
a. Pada pengujian spesimen akan diberikan gaya luar berupa tekanan b. Terjadinya peristiwa barreling akibat adanya gesekan antara
permukaan tekan dengan dies penahan
c. Terjadi buckling akibat ketidak seimbangan antara panjang spesimen dengan diameter spesimen
d. Terjadi pengerasan material akibat penumpukan dislokasi pada batas butir
a. Siapkan spesimen (batangan alumunium) berdiameter 22 mm dan panjang 33 mm
b. Ratakan permukaan potong dan usahakan ketegak lurusan antara permukaan potong dengan sumbu potong alumunium pada mesin amplas sabuk.
c. Persiapkan peralatan seperti gambar
Keterangan : 1. Penekan (punch) 2. Spesimen 3. Pelat penahan 4. Standar magnetik 5. Dial indicator 6. Kepala silang bawah 7. Pemegang punch
d. Lakukan pengujian tekan dengan regangan (€) yang divariasikan dan jumlah yang telah ditentukan oleh asisten
e. Potong satu spesimen untuk tiap tingkat deformasi dibagian tengahnya, amplas pada amplas sabuk dan haluskan bagian tersebut pada mesin poles. Ukur dan catat nilai kekerasannya.
2. Jelaskan perbedaan antara kekuatan tekan dengan kekuatan tarik ! Jawab:
Kekuatan tekan adalah kemampuan maksimum material menahan tekanan yang diberikan. Sedangkan kekuatan tarik adalah kebalikan dari kekuatan tekan yaitu kemampuan maksimum material menahan regangan yang diberikan.
3. Apa pengaruh pengerjaan dingin terhadap sifat mekanik alumunium ? Jawab:
Pengaruh pengerjaan dingin terhadap alumunium adalah menurunnya kekuatan logam.
4. Apa pengaruh pemanasan terhadap sifat mekanik alumunium ? Jawab :
Pengaruh pemanasan terhadap sifat mekanik alumunium adalah struktur butir logam mudah terdeformasi.
Tugas Setelah Praktikum
a. Mesin uji universal dan peralatan pendukungnya digunakan untuk melakukan penekanan terhadap spesimen
b. Dial indicator dan standar magnetik digunakan untuk mengukur besarnya nilai penekanan yang diberikan
c. Jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang dan diameter dari spesimen
d. Alat ukur keras dan peralatan pendukungnya digunakan untuk mengukur kekerasan dari spesimen.
e. Mesin amplas sabuk digunakan menghaluskan permukaan spesimen 2. Fenomena yang terjadi pda uji tekan
a. Barreling adalah pertambahan diameter dari spesimen setelah diberi pembebanan, biasanya terjadi jika diameter lebih besar dari pada panjang spesimen ( d > h )
b. Buckling adalah terjadinya pembengkokan pada spesimen setelah setelah diberi pemebebanan, biasanya terjadi jika panjang lebih besar dari pada diameter spesimen ( h > h )
c. Strain hardening adalah pengerasan material akibat penumpukan dislokasi pada batas butir.
3. Pengaruh pengujian tekan dengan tingkat deformasi bervariasi terhadap kekerasan alumunium, adalah berbanding lurus dengan kekerasan yaitu semakin besar nilai penekanan penekanan yang di berikan maka semakin keras pula specimen hasil uji tekan tersebut.
4. Perbedaaan aplikasi pemberian beban tekan dan beban tarik adalah beban tekan mengakibatkan menyusutnya dimensi specimen uji dan bertambahnya nilai kekerasan dari material tersebut, sedangkan beban tarik mengakibatkan bertambahnya dimensi spesimen uji dan berkurangnya nilai kekerasan dari spesimen uji.
Tugas tambahan
Tabel besi cor
no Nama besi cor Gambar Pengrtian Ciri-ciri contoh
1. Besi cor putih Besi cor yang
didapatkan dari hasil pendinginan cepat Material getas,permukaan patahan bewarna putih,tidak memiliki grafit Besi jembatan,gaga ng pintu
2. Besi cor kelabu Besi cor yang
didapatkan dari proses anneling dan normalizing sehingga terbentuk fasa pearlite dan ferrite Komposisi karbon 2.5% - 4%, komposisi silikon 1% - 3%, permukaan patah agak buram, getas, grafik berbentuk pipih Blok silinder,mesin bubut
3. Besi cor nodular Besi cor yang didapatkan dari hasil pencampuran dengan unsur lain, (magnesium). Komposisi karbon 3% - 4%, komposisi silikon 1.8% - 2.8%, grafit berbenruk bulat, ulet, sifat mirip karbon
Roda gigi, rantai motor
4. Besi cor maliabel
Besi cor yang didapatkan dari proses pendinginan setelah didapatkanny a temperatur eutetik (727o C) Bentuk grafit tidak beraturan, memiliki sifat mampu tempa Transmisi roda gigi, rangka motor
