Petunjuk Praktikum Pengujian Material

(1)

MODUL PRAKTIKUM

PENGUJIAN MATERIAL

(KBKM 2182)

Disusun Oleh : TEAM KBK MATERIAL Jurusan Teknik Mesin POLBAN

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

(2)

PENGUJIAN MATERIAL i

TATA TERTIB PRAKTIKUM

Untuk kelancaran kegiatan praktikum Pengujian Material (KBKM 2182) ini, kepada seluruh peserta praktikum diwajibkan untuk mematuhi peraturan dan tata tertib yang berlaku selama masa praktek di Laboratorium Bahan dan Metalurgi sebagai berikut:

1. Selama praktikum praktikan wajib mengenakan pakaian kerja berupa jas lab dan sepatu.

2. Praktikan wajib hadir tepat waktu sesuai dengan jadwal praktikum dengan mengenakan jas lab, sepatu, dan membawa modul praktikum.

3. Praktikan yang terlambat hadir lebih dari 30 menit diwajibkan untuk meminta ijin khusus kepada Ketua Laboratorium Bahan & Metalurgi untuk diperbolehkan mengikuti praktikum.

4. Sebelum praktek dengan menggunakan peralatan praktikum, praktikan wajib membaca petunjuk pemakaian alat terlebih dahulu serta sudah mendapatkan pengarahan dan ijin dari instruktur praktikum terkait.

5. Kerusakan peralatan praktikum akibat kelalaian dalam penggunaannya akan menjadi tanggung-jawab praktikan.

6. Praktikan wajib mengikuti kegiatan praktikum dari awal hingga akhir dengan tertib, serius, dan penuh rasa tanggung-jawab.

7. Selama kegiatan praktikum alat komunikasi (telepon selular) dan note book di-non-aktifkan. Penggunaan note book hanya diperbolehkan untuk pengolahan data praktikum atau pembuatan laporan.

8. Selama kegiatan praktikum praktikan dilarang makan, minum, dan merokok kecuali pada waktu istirahat dan dilakukan di luar gedung laboratorium.

9. Sebelum meninggalkan ruangan praktikum, praktikan wajib merapikan kembali meja dan kursi, membersihkan ruangan dan peralatan praktikum kembali seperti kondisi semula.

10. Pelanggaran terhadap peraturan dan tata tertib tersebut di atas dapat mempengaruhi nilai akhir dari praktikum ini.

(3)

PENGUJIAN MATERIAL ii

DAFTAR ISI

TATA TERTIB PRAKTIKUM ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vii

MODUL 1 ... 8

UJI TARIK ... 8

1.1 Tujuan Praktikum ... 8

1.2 Petunjuk K3 ... 8

1.3 Dasar Teori ... 8

1.3.1 Gaya Penarikan dan Perubahan Panjang (F dan dl) ... 9

1.3.2 Tegangan dan Regangan Teknik ... 9

1.3.3 Tegangan dan Regangan sebenarnya ... 10

1.3.4 Regangan Sebenarnya ( ) ... 10

1.3.5 Kekuatan Luluh ( _y) ... 11

1.3.6 Tegangan Alir (Flow Stress) ... 11

1.3.7 Phenomena Necking ... 12

1.4 Spesimen Standar Pengujian ... 14

1.5 Standar JIS untuk pelat. ... 16

1.6 Alat yang digunakan ... 16

1.7 Bahan yang Diperlukan ... 16

1.8 Langkah Kerja ... 16

1.9 Lembar Pengisian ... 18

1.9.1 Tugas praktikum ... 19

1.10 Ilustrasi Gambar ... 19

1.11 Evaluasi ... 19

MODUL 2 ... 20

UJI PUNTIR ... 20

2.3.1 Momen puntir ( MT) ... 20

2.3.2 Sudut Puntir (  ) ... 21

2.3.3 Data spesimen ... 22

(4)

PENGUJIAN MATERIAL iii

2.4 Alat yang Digunakan ... 22

2.9 Evaluasi ... 24

MODUL 3 ... 25

UJI IMPAK ... 25

3.3.1 Energi Impak ... 26

3.3.2 Perhitungan Energi ... 27

3.9 Evaluasi ... 29

MODUL 4 ... 30

UJI KERAS ... 30

4.3.1 Metoda Pengujian Brinell (J. A. Brinell 1900) ... 30

4.3.2 Pengujian Vickers ... 32

4.3.3 Micro-Vickers ... 33

4.3.4 Metoda Rockwell ... 33

4.9 Evaluasi ... 38

MODUL 5 ... 39

HEAT TREATMENT ... 39

5.3.1 Tempering ... 40

(5)

PENGUJIAN MATERIAL iv

5.4 Alat dan Bahan Yang Digunakan ... 40

5.8 Evaluasi ... 41

MODUL 6 ... 42

METALOGRAFI ... 42

6.3.1 Diagram fasa Fe-C ... 42

6.3.2 Diagram fasa continous cooling tranformatian (CCT) ... 42

6.9 Evaluasi ... 45

MODUL 7 ... 47

PENETRANT TEST (PT) ... 47

7.6 Pelaporan ... 50

MODUL 8 ... 52

ULTRASONIC TEST (UT)... 52

8.8 Evaluasi ... 62

(6)

PENGUJIAN MATERIAL v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1-1 Gaya pada spesimen ... 9

Gambar 1-2 Perbandingan tegangan - regangan teknik dan tagangan- regangan sebenarnya. titik M dan M’ menunjukkan terjadinya necking pada spesimen ... 11

Gambar 1-3 (a) Kurva tegangan- regangan dengan batas transisi elastis – plastis (b) Menunjukkan adanya kekuatan luluh atas dan bawah ... 11

Gambar 1-4 Kurva tegangan rata-rata – regangan teknis ... 12

Gambar 1-5. Kurva log  - Log  ... 12

Gambar 1-6 Necking pada daerah panjang ukur ... 13

Gambar 1-7 Spesimen Uji Tarik (ASTM) ... 14

Gambar 1-8 Spesimen Pelat ASTM ... 15

Gambar 1-9 Spesimen Uji Tarik ... 15

Gambar 1-10 Spesimen Pelat JIS ... 16

Gambar1-11 Mesin Uji Tarik ... 19

Gambar 2-1 Batang menerima tegangan geser[2] ... 20

Gamabr 2-2 Torsi vs Sudut Puntir[2] ... 21

Gambar 2-3 Standar spesimen BS 1452 [3]. ... 22

Gambar 2-4 Standar spesimen BS 1452 [3] ... 22

Gambar 2-5 Mesin Uji Puntir ... 24

Gambar 3-1 Mesin Uji Impak ... 25

Gambar 3-2 Kurva Uji Impak ... 26

Gambar 3-3. Patahan Uji Impak ... 26

Gambar 3-4 Temperatur transisi (ulet-getas) ... 27

Gambar 3-5 Mesin uji impak Polban ... 29

Gambar 4-1 Penetrator pada posisi menekan ... 30

Gambar 4-2 . Penampang hasil pengujian ... 32

Gambar 4-3. Alat Uji Kekerasan Makro ... 37

Gambar 4-4 Alat Uji Kekerasan Mikro ... 37

Gambar 4-5 Bagian Alat Uji Kekerasan Mikro ... 38

Gamabr 5-1 Kurva pemanasan dan pendinginan ... 39

Gambar 5-2 Posisi proses perlakuan panas baja pada diagram fasa Fe-C ... 41

(7)

PENGUJIAN MATERIAL vi

Gambar 6-1 Diagram Fasa ( Fe-C) ... 43

Gambar 6-2 Diagram CCT ... 43

Gambar 6-3 Mikroskop optik ... 45

Gambar 7-1 Aksi kapilar ... 47

Gambar 7-2 Aksi Kapilar sebagai Blotter ... 48

Gambar 7-3 Visible Penetrant Inspection Kit ... 48

Gambar 7-4 Flourescent Penetrant Inspection Kit ... 48

Gambar 7-5 Light Meter unit ... 49

Gambar 7-6 Ilustrasi tahapan pelaksanaan penetrant test ... 51

Gambar 8-1 Cathode Ray Tube ( CRT) ... 53

Gambar 8-2 Block kalibrasi DIN 54 122 (1965) ... 55

Gambar 8-3 Posisi probe modul kalibrasi 1 ... 55

Gambar 8-4 Pulsa Echo dengan timebase 50 mm ... 56

Gambar 8-5 Posisi probe pada 0⁰ terhadap lubang, time base 50 mm ... 56

Gambar 8-6 Modul kalibrasi 3, time base 100 mm ... 57

Gambar 8-7 Modul kalibrasi 4. ... 58

Gambar 8-8 Gambar Tugas 3 ... 59

Gambar 8-9 Gambar spesimen ... 60

(8)

PENGUJIAN MATERIAL vii

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Harga n dan K dari logam pada temperatur kamar [2] ... 14

Tabel 2. Ukuran dalam mm ... 15

Tabel 3. Satuan dalam mm, ... 16

Tabel 4. Data pengujian ... 18

Tabel 5. Data Pengujian ... 23

Tabel 6. Lembaran Kerja ... 28

Tabel 7. Hubungan gaya F dan diameter penetrator. ... 31

Tabel 8. Simbol skala, identor dan beban mayor ... 34

Tabel 9. Lembar pengujian Brinell ... 35

Tabel 10. Lembar kerja kekerasan Rockwell ... 36

Tabel 11. Lembar kerja pengujian Vickers ... 36

Tabel 12 Lembar Kerja Pengujian Kekerasan Micro Vickers ... 37

Tabel 13. Lembar kerja perlakuan panas ... 40

(9)

PENGUJIAN MATERIAL 8

MODUL 1

UJI TARIK

1.1 Tujuan Praktikum

1. Mahasiswa dapat melakukan uji tarik material dengan benar;

2. Mahasiswa dapat mengetahui : kekuatan tarik, kekuatan luluh ,dan keuletan;

3. Mahasiswa dapat menentukan modulus elastisitas dan menentukan faktor pengerasan regang;

4. Mahasiswa dapat menganalisis data-data pengujian;

5. Mahasiswa dapat menyimpulkan hasil pengujian 1.2 Petunjuk K3

Sebelum praktikum

• Menggunakan pakaian praktikum dan bersepatu;

• Memeriksa fasilitas/alat-alat yang digunakan untuk mendukung praktikum;

• Mengisi kartu praktikum dan meminta tanda-tangan ke instruktur;

Saat praktikum

• Mengisi kartu praktikum;

• Mengisi lembaran kerja;

Setelah praktikum

• Mahasiswa membersihkan peralatan praktikum dan memeriksa kelengkapannya;

• Mengembalikan peralatan praktikum sesuai dengan tempat yang telah disediakan;

• Membuat laporan praktikum atau jurnal praktikum;

• Mengumpulkan laporan praktikum/jurnal praktikum dan meminta tanda tangan ke instruktur

1.3 Dasar Teori

Material dapat mengalami perubahan bentuk bila material tersebut menerima gaya dari luar. Ketahanan material untuk mempertahankan bentuk awalnya setelah gaya atau beban luar di hilangkan disebut “deformasi elastis“.

Selanjutnya material mengalami deformasi permanen (tidak kembeali kebentuk semula) setelah beban luar dihilangkan dikatakan “deformasi plastis “.

Hukum Hooke: bila hasil pengujian hubungan antara tegangan dan regangan material proposional maka material masih dalam keadaan elastic.

(10)

PENGUJIAN MATERIAL 9 1.3.1 Gaya Penarikan dan Perubahan Panjang (F dan dl)

Pada mesin uji tarik data output yang ada adalah hubungan antara gaya penarikan (F) dan perubahan panjang spesiment (dl). Besarnya perubahan gaya penarikan ini diterima “loadcells “ sedangkan dl diukur dengan Extensiometer.

Dari hubungan antara gaya penarikan dan perubahan panjang ini selanjutnya diperoleh parameter lainnya seperti tegangan dan regangan teknis, tegangan dan regangan sebenarnya dan juga faktor pengerasan regang

1.3.2 Tegangan dan Regangan Teknik

Tegangan dan regangan teknik lebih mengacu pada tegangan dan regangan rata- rata, hal ini disebabkan kerena pada saat terjadi penarikan diameter spesimen diasumsikan tidak mengalami perubahan, dalam kenyataannya tidak demikian.

Gambar 1.1 diperlihatkan benda yang mengalami gaya tarik (P), dengan panjang awal Lo dan perubahan panjang (dl).

P Lo + dl

Lo

Lo = Panjang awal dl = perubahan panjang

P p.da

Gambar 1-1 Gaya pada spesimen

Tegangan teknik (S) = P / Ao (1.1)

Di mana:

P = gaya maksimum (kg) pada skala gaya do = diameter awal spesimen

Ao = /4 (do)²(luas penampang spesimen)

Regangan teknis (e) = ( L1 – Lo )/ Lo = dl / Lo (1. 2) (L1 – Lo)/ Lo x 100 % menyatakan keuletan material.

L1 = panjang spesimen setelah putus

(11)

PENGUJIAN MATERIAL 10 1.3.3 Tegangan dan Regangan sebenarnya

Kurva tegangan dan regangan teknis bukanlah kurva tegangan dan regangan yang sebenarnya. Hal ini disebabkan bahwa selama penarikan terjadi pengecilan luas penampang, sehingga tegangan dan regangan sebenarnya diperoleh dengan menghitung volume konstan sebagai berikut:

Tegangan Sebenarnya ( )

Apabila A1 dan L1 adalah panjang spesimen setelah putus dan Ao , Lo adalah panjang awal pengukuran maka selama penarikan berlangsung volume spesimen tetap sehingga belaku:

A1.L1 = Ao.Lo ---didapat A1 =

1

. L

Lo

Ao (1.3)

A1

P

 = dengan memasukan persamaan 6 ) didapatkan

) 1 e ( S atau Lo

Ao.

P.L

= ¹  = +

 (1.4)

1.3.4 Regangan Sebenarnya ()

 =



ⁿ

i

dst

2 2 3 1

1 2 1

L L L L

L L Lo

Lo

L −

− +

atau



⁼

=

L

lO Lo

Ln L L

 dl (1.5 )

sedangkan

e =  = − = −1 Lo

L Lo

Lo L Lo

l

e + 1 = Lo

L (1.6)

Persamaan (1.6) ke Persamaan (1.3) diperoleh ; )

1 e ( +

= Ln

 (1.7) Perbedaan kurva tegangan dan regangan teknis terhadap tegangan dan regangan sebenarnya dapat dilihat pada Gambar 1.2 berikut ini:

(12)

PENGUJIAN MATERIAL 11 Gambar 1-2 Perbandingan tegangan - regangan teknik dan tagangan- regangan sebenarnya.

titik M dan M’ menunjukkan terjadinya necking pada spesimen

1.3.5 Kekuatan Luluh ( _y₎

Kekuatan luluh material akan terjadi pada saat dimulainya deformasi plastis , yang terindikasikan adanya penyimpangan kurva tegangan- regangan terhadap batas proposional yakni pada daerah transisi batas elastis dan plastis yaitu pada titik P Gambar 1.3a.Selanjutnya harga kekuatan luluh dilakukan dengan offset 0,2 % dan menarik garis sejajar dengan garis proposional maka didapat kekuatan luluh ( y) Sedangkan pada Gambar 1.3b terlihat adanya kekuatan luluh atas, perpanjang luluh ( yield point elongation ) dan kekuatan luluh bawah. Phenomena ini biasanya terjadi pada logam-logam yang mendekati murni.

a b

Gambar 1-3 (a) Kurva tegangan- regangan dengan batas transisi elastis – plastis (b) Menunjukkan adanya kekuatan luluh atas dan bawah

1.3.6 Tegangan Alir (Flow Stress)

Kurva tegangan alir material adalah kurva tegangan yang menyebabkan terjadinya deformasi plastis pada saat mana spesiment mengalami necking .

(13)

PENGUJIAN MATERIAL 12 Kondisi tegangan alir pada beban maksimum , sedangkan regangan yang terjadi masih dalam batas beraturan atau uniform . Persamaan kurva alir dinyatakan sebagai berikut :

 = K ⁿ (1.8 ) dimana K ,konstata tegangan pada  = 1 dan n = faktor pengerasan regang Kurva tegangan alir pada saat mana beban maksimum dan regangan uniform dapat dilihat pada Gambar 1.4 berikut ini

Gambar 1-4 Kurva tegangan rata-rata – regangan teknis

Pada kurva Gambar 1.4 terlihat bahwa regangan uniform terjadi pada beban maksimum dan pada saat itulah spesiment akan terjadi necking.

1.3.7 Phenomena Necking

Persamaan kurva alir (1.8) di mana

ε Log n K Log σ Log

berikut sebagai

logaritma persamaan

menjadi diubah

dapat K.ε

σ ⁿ

+

=

Kurva Logaritmanya adalah

Log 

Gambar 1-5. Kurva log  - Log 

Log 

d d

(14)

PENGUJIAN MATERIAL 13 Dari kurva Gambar 1.5 di atas dapat diperoleh harga persamaan faktor regangan

) (ln

) (ln )

log ( d

) n (log







 d d

d =

=







 



 . . d n d

d n d

=

(1.9)

Pada beban maksimum maka dp = 0 P = .A−−−dp = dA + A d= 0 Sehingga

A dA d =−



Volume Konstan

u

n diperoleh 10

ke 9) pers memasukan dengan

(1.10) d

atau d 1



 







 

=

−

=

d d

d d A dA l

dl

Jadi necking spesimen secara teoritis akan terjadi pada saat faktor pengerasan regan n sama dengan regangan uniformnya .Adapun bentuk necking pada spesiment yang bersifat ulet dapat dilihat pada Gambar 1.6. Sedangkan harga n dan K untuk beberapa dapat dilihat pada Tabel 1.1

Gambar 1-6 Necking pada daerah panjang ukur

(15)

PENGUJIAN MATERIAL 14 Tabel 1 Harga n dan K dari logam pada temperatur kamar [2]

---

Logam Kondisi n K, MPa

---

Baja 0,005 % C Anil 0, 26 530

SAE 4340 Anil 0, 15 640

Baja 0, 6 % C Quench & temper 540^oC 0,10 1570 Baja 0, 6 % C Quench & temper 705^oC 0,19 1230

Tembaga Anil 0, 54 320

70/30 kuningan Anil 0, 49 900

--- 1.4 Spesimen Standar Pengujian

Begitu banyak dan ragam standar spesimen yang digunakan pada pengujian tarik antara lain :

1. ASTM (American Society for Testing dan Material) 2. JIS (Japan Industrial Standards Committee) 3. BS (British Standards)

4. DIN (Deutsches Intitut für Normung) 5. ISO (International Standart Organisation) 6. SNI ( Standart Nasional Indonesia)

Dari berbagai standar pengujian, memiliki parameter ukuran spesimen yang berbeda-beda tergantung dari kontruksi apa yang akan di uji, sehingga bentuk dan arah pengambilan sampel akan berbeda-beda.

Untuk pengujian tarik misalnya menurut standar ASTM - E8. Dalam ASTM-E8 akan dijelaskan berbagai jenis dimensi atau ukuran spesimen yang dipersyaratkan sebagai contoh untuk pengujian batang pejal memiliki dimensi seperti pada Gambar 1.7. Untuk selanjut mahasiswa dapat merujuk pada standar yang akan digunakan.

D =0.5 + 0.01"

Lo =2¼”

L=2"+0.05"

R =3/8 “ min D +0,005"

Gambar 1-7 Spesimen Uji Tarik (ASTM)

(16)

PENGUJIAN MATERIAL 15 Dimana

Lo : Panjang pada posisi radius (Paralell Length) L : Panjang ukur (Gauge Length)

D : Diameter nominal R : Radius

Untuk keperluan pengujian pelat dengan ukuran tebal dari 0,005 in sampai ¾ in, pembuatan spesimen dan dimensi Gambar 1.8.

L=2"+0.005 0,5"

2¼” 2" min

8" min

R=0.5 min 2" min

W= ¾”

Gambar 1-8 Spesimen Pelat ASTM

Standar pengujian ASTM E.8 dalam satuan metrik sebagai berikut

Gambar 1-9 Spesimen Uji Tarik

Tabel 2. Ukuran dalam mm Standar spesimen ( mm)

Ukuran terkecil ( mm)

Diameter nominal 12,5 8,75 6,25 4,00 2,5

G 50 ±0,1 35±0,1 25±0,1 16±0,1 10±0,1

D 12,5±0,25 8,75±0,18 6,25±0,12 4,0±0,08 2,5±0,05

R 10 6 5 4 2

A 60 45 32 20 16

R

G

A D

(17)

PENGUJIAN MATERIAL 16 Untuk keperluan pengujian di anjurkan untuk memiliki manual book standar, seperti JIS dll, Dari berbagai standar pengujian, memiliki ukuran spesimen berbeda-beda tergantung dari apa yang akan di uji, sehingga bentuk dan arah pengambilan sampel akan berbeda-beda. Beberapa keserupaan geometris dapat dilakukan untuk mendapatkan standar lain sesuai dengan kebutuhan pengujian misalnya untuk besi hasil pengecoran, pengujian pipa dll.

1.5 Standar JIS untuk pelat.

L W P

R T

Gambar 1-10 Spesimen Pelat JIS

Tabel 3. Satuan dalam mm,

Tipe W L P R T (tebal)

1.A 40 200 220 25 min Tebal

1.B 25 200 220 25 min Tebal

1.6 Alat yang digunakan 1. Mesin uji tarik 2. Jangka sorong 3. Dial indicator 4. Spidol permanen 5. Palu plastic

6. Kunci L dan kunci pas 1.7 Bahan yang Diperlukan

• Spesimen /benda uji,

• Kertas grafik 1.8 Langkah Kerja

1. Periksa kelengkapan mesin sebagaimana terlihat pada table chek list.

2. Panaskan mesin dengan menekan tol on pada panel nomor 3

(18)

PENGUJIAN MATERIAL 17 3. Periksa chuck spesimen sesuai dengan diameter

4. Apabila tidak sesui ganti chuck bagian atas, dan bawah, untuk chuck atas dengan cara menarik tuas keluar, dan putar berlawanan arah, bila chuck dalam posisi keluar tarik ke atas, dan ganti dengan melepas baut pengikatnya, sedangkan chuck bagian bawah lepas baut dengan menggunakan kunci L yang disediakan. Lakukan dengan hati-hati karena dapat jatuh dengan sendirinya. Posisikan chuch agar rata permukaannya.

5. Siapkan pelat paralel yang ada diurutkan sesuai dengan ketebalannya.

6. Pasang dial indicator, dengan memperhatikan cara pembacaan dengan benar, dengan posisi jarum jam kecil posisi null, dan jarum jam besar posisi null.

Perhatikan gerakan jarum dial indicator jarum jam kecil akan berputar berlawanan arah dengan jarum jam besar. Catatan: mintalah petunjuk intruktur cara membaca dial indicator.

7. Perhatikan cara membaca skala gaya (0-500, 0-1000,0-5000 dan 0-10000 kgf) catatan mintalah penjelasan pada instruktur cara membaca gaya.

8. Perhatikan fungsi crosshead adjusment “ up dan down” untuk mengatur ketinggian chuck up kearah atas dan down kearah bawah

9. Lakukan pengukuran spesimen dan berikan tanda sesuai dengan panjang ukur yang telah ditetapkan.

10. Pasanglah spesimen bagian atas lebih dahulu, dan posisikan chuck bawah dengan control adjustment control up or down.

11. Pasang kertas grafik yang telah disediakan 12. Pastikan semua dalam kondisi siap operasi Pada saat praktikum

1. Tunjuk dua orang mahasiswa untuk membaca gaya dan satu lagi membaca dial indicator

2. Lakukan proses pengujian dengan mengatur posisi control valve dari posisi “ return ke hold dan load. Ikuti petunjuk instruktur cara mengatur posisi control jangan sampai posisi open karena akan mempengaruhi kecepatan penarikan.

3. Pada saat posisi control valve posisi load jarum gaya akan bergerak searah dengan jarum jam, sekali lagi mahasiswa pembaca gaya harus memperhatikan gerakan jarum penunjuk

4. Semua praktikan harus mencatat “lembar kerja” dengan mengisi kolom1(untuk gaya ) dan kolom 2 untuk perubahan panjang (pembacaan dial indicator) Pada saat gaya maksimum perhatikan necking yang terjadi, catat gaya maksimum.

5. Pada saat gaya maksium jarum terhenti, bacalah terus indicator sesui dengan interval yang anda pilih

6. Ambilah pelat parallel bila jarum indicator menunjukkan aka ketebalan pelat. Catatan: kesalahan ini menyebabkan dial indicator rusak.

7. Pada saat spesimen necking jarum gaya akan kembali ke posisi semula, catat pembacaan baliknya, dan berapa gaya pada saat spesimen patah.

Pada saat akhir praktikum 1. Lepaskan dial indicator

(19)

PENGUJIAN MATERIAL 18 2. Posisikan control valve posisi return

3. Posisikan control adjusmen down

4. Matikan mesin dengan menekan tombol OFF 5. Lepas spesimen

6. Ukur diameter dan panjang akhir spesimen Pastikan semua peralatan sudah tersimpan pada tempatnya.

7. Bersihkan mesin dan kelengkapannya

8. Mintalah tandatangan kartu praktikum pada instruktur 1.9 Lembar Pengisian

Nama Mesin : ………..

Diameter awal ( do ) : ………( mm ) ; Lo = ………( mm)

Skala Gaya : ………. ( kg )

Tanggal Praktikum : ……../…………/…………/

Nama Bahan : ………

Tabel 4. Data pengujian

No Gaya ( kg)

Perub.

Panjang (dl ) ( mm )

Teg.Teknik ( σ ) kg/mm²

Reg.Teknis ( e )

%

Teg.Seb ( S ) kg /mm²

Reg Seb( ε)

%

1

2

3

4

…

dst

(20)

PENGUJIAN MATERIAL 19 1.9.1 Tugas praktikum

Berdasarkan tabel tersebut di atas lakukan analisis:

1. Gaya pada saat elastis 2. Gaya penarikan maksimum 3. Gaya saat patah

4. Perubahan panjang saat elastis 5. Perubahan panjang saat uniform 6. Perubahan panjang saat patah

7. Regangan elastis dan regangan plastis 8. Regangan uniform

1.10 Ilustrasi Gambar

Gambar1-11 Mesin Uji Tarik 1.11 Evaluasi

1. Jelaskan perbedaan antara kekuatan tarik teknik dan kekuatan tarik sebenarnya?

2. Gambarkan kurva tegangan tarik teknik dan tegangan tarik sebenarnya 3. Hitunglah faktor pengerasan regang (n)

(21)

PENGUJIAN MATERIAL 20

MODUL 2

UJI PUNTIR

1. Melakukan pengujian puntir 2. Membaca torsi dan sudut puntir 3. Menghitung regangan geser 4. Menghitung tegangan geser 5. Menghitung modulus geser 2.2 Petunjuk K3

• Pakaian laboratorium

• Sepatu kerja 2.3 Dasar Teori

Bahan logam seperti: drill, poros, baut dll, harus memiliki ketahanan terhadap tegangan geser dan regangan geser. Mekanisme terjadinya tegangan dan regangan geser dapat dijelaskan Gambar 2.1 berikut:

Gambar 2-1 Batang menerima tegangan geser[2]

2.3.1 Momen puntir ( MT) Dihitung dengan persamaan

MT = r .



_r^r₌⁼₀^a ^{. dA} ^(2.1)

(22)

PENGUJIAN MATERIAL 21 =

r

 .



^a

0

r². dA



^r².dA = J Momen Inersia kedua =  D⁴/32 ;

MT = . J./r   = MT . r / J ; r = jari-jari spesimen (1/2.D)

 = [MT. D/2 ]/  D⁴/32 ;

 =[16.MT]/  D³. (2.2)

2.3.2 Sudut Puntir (  )

Regangan geser (  ) = tan  = [r. ] / L

 = dibaca pada alat ukur, L = diukur panjang sepesimen, sehingga regangan geser dapat dihitung.

Dengan menghitung regangan geser, dan hasil pembacaan torsimeter akan diperoleh; hubungan antara Momen puntir (MT) dan Regangan Geser () selanjutnya dibuat kurva seperti pada Gambar 2.2 berikut ini.

Gamabr 2-2 Torsi vs Sudut Puntir[2]

Dalam beberapa masalah analis menunjukkan bahwa “daya rencana “ menjadi faktor utama dalam menentukan parameter design dan hasil pengujian akan menentukan pemilihan bahan. Untuk menentukan modulus Geser (G) dihitung berdasarkan:

 = G. (2.3)

G = (MT .L)/ J.  (2.4)

Dalam uji puntir parameter yang akan didapat adalah:

1. Tegangan Geser ( ) 2. Regangan Geser (  )

(23)

PENGUJIAN MATERIAL 22 3. Modolus geser ( G )

Hubungan modulus geser (G) dan modulus elastisitas (E) bahan dinyatakan dalam persamaaan

(

+

)

= 2 1

G E (2.5)

Dimana

= angka poisson ratio bahan berkisar antara 0,33.

Apabila diperhatikan persamaan (2.5) terlihat bahwa harga G lebih kecil dari angka Modulus Elastisitas(E).

2.3.3 Data spesimen

Spesimen untuk pengujian puntir menggunakan standar BS 1452 diameter 6 mm, Gambar 2.3.

Gambar 2-3 Standar spesimen BS 1452 [3].

Panjang daerah ukur dan diameter spesimen dilakukan dengan mengukur langsung spesimen, hal ini disebabkan belum ada rujukkan untuk BS 1452. Pada Gambar 2.4 diberikan informasi pengukuran yang dilakukan sebelum praktikum berlangsung

r

L Lo

Gambar 2-4 Standar spesimen BS 1452 [3]

• Panjang daerah ukur ( L ) dalam (mm) dan r = radius . ( mm )

• Diameter Spesimen (d atau r ) 2.4 Alat yang Digunakan

1. Mesin uji puntir 2. Jangka sorang 3. Mal radius 4. Torsi meter



(24)

PENGUJIAN MATERIAL 23 5. Spidol permanen

6. Kunci shock 13 in dua buah 7. Kelengkapan kalirasi 8. Kunci dan obeng (-)

2.5 Bahan yang Diperlukan Spesimen hexagon 2 buah 2.6 Langkah Kerja

Pelaksanaan pengujian puntir dilakukan mengikuti langkah-langkah kerja sebagai berikut (lihat Gambar 2.5):

1. Lakukan pengukuran spesimen

2. Diameter spesimen (d ) :……….mm 3. Panjang spesimen (Lo) = L – 2r

4. Pasang spesimen pada chuck (no2) dengan menggunakan kunci shock yang disediakan.

5. Lakukan seting pengukur sudut puntir (θ)(no 5) posisi null, dan kontrol putaran juga null

6. Lakukan seting dial indikator (No3) dan torsimeter null (No4) dalam posisi on

7. Bila torsimeter tidak dalam posisi null lakukan kalibari null dengan mengatur knop kalibrasi (mintalah pentunjuk instruktur)

8. Bila seluruh persiapan telah dilakukan,maka pengujian dapat dimulai dengan memutar handwheel No 1, searah dengan jarum jam untuk setiap putaran 9. Harga sudut kompensasi dihitung berdasarkan:

102 Tan= x

Dimana x = Jarak perpindahan dial indikator, dan 102: Jarak lengan terhadap titik ukur dial indikator

2.7 Lembar Pengisian

Tabel 5. Data Pengujian

No

Mp Sudut Puntir

 

_G

Kompensasi Perhitungan

(Nmm) θ^o x ( mm ) ψ θ'=(θ- ψ) θ' ( rad ) (N/mm²) derajat (N/mm²)

(25)

PENGUJIAN MATERIAL 24 2.8 Ilustrasi Gambar

Gambar 2-5 Mesin Uji Puntir Keterangan:

1. Roda puntir 2. Specimen holder 3. Dial indicator 4. Torsimeter

5. Pembacaan sudut puntir sebelum koreksi 2.9 Evaluasi

1. Gambar kurva tegangan geser vs regangan geser 2. Hitung modulus geser

3. Hitunglah tegangan geser untuk baut M16 1

2

3

4 5

(26)

PENGUJIAN MATERIAL 25

MODUL 3

UJI IMPAK

1. Mahasiswa dapat menghitung energi impak

2. Mahasiswa dapat mengetahui harga impak material

3. Mahasiswa dapat mengetahui temperatur transisi hasil pengujian 4. Menggambarkan kurva uji impak

3.2 Petunjuk K3

1. Pakaian laboratorium 2. Sepatu kerja

3. Posisi pengujian harus ada di depan alat uji impak.

3.3 Dasar Teori

Uji impack merupakan teknik yang digunakan untuk mengkarakterisasi patahan material yang sulit dilakukan pada uji tarik khususnya untuk material yang memiliki transisi deformasi sangat kecil .

Pemilihan uji impack penting karena : 1.deformasi dapat dilakukan pada temperatur yang rendah, 2. laju deformasi yang tinggi dan 3. adanya notch dapat di dekati dengan tegangan triaxial .

Ada dua metoda standar pengujian yang dapat dilakukan pada uji impack yaitu metoda Charpy dan metoda Izod.

Ilustrasi pengujian impack dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut;

Gambar 3-1 Mesin Uji Impak

(27)

PENGUJIAN MATERIAL 26 3.3.1 Energi Impak

Energi yang diserap dihitung berdasarkan perbedaan ketinggian h dan h’ yang menunjukkan ketangguhan material. Transisi ulet – getas material, merupakan fungsi utama pemakaian uji impack. Pengujian dapat dilakukan dengan merubah atau mengatur temperatur spesimen dengan cara pemanasan dan pendinginan.

Hasil pengujian pengaruh temperatur dapat diperlihatkan pada Gambar 3.1

Gambar 3-2 Kurva Uji Impak

Pada kurva A dan B menunjukkan adanya temperatur trasisi dari ulet ke getas . Pada temperatur yang tinggi material cenderurung bersifat ulet begitu sebaliknya akan menjadi getas bila temperaturnya rendah. Bentuk patahan spesimen uji impak memiliki permukaan fibruos atau berserabut, flatness (rata) mengindikasikan bahwa material tersebut bersifat ulet dan getas. Bentuk patahan dapat diperlihatkan pada Gambar 3.3

Gambar 3-3. Patahan Uji Impak

Pemilihan material hendaknya memperhatikan ketahanan terhadap temperatur transisi (ulet–getas). Pada Gambar 3.4 diperlihatkan temperatur transisi terhadap energi yang diserap material.

(28)

PENGUJIAN MATERIAL 27 Gambar 3-4 Temperatur transisi (ulet-getas)

Temperatur transisi logam biasanya terjadi pada (0,1 – 0,2) Tm di mana Tm adalah temperatur melting absolut (^o K). Terlihat pada kurva bahwa logam – logam FCC kecenderungan tidak memiliki daerah temperatur transisi

3.3.2 Perhitungan Energi

Untuk menghitung energi yang diserap material dapat dihitung dengan persamaan energi potensial sebagai berikut :

Ep1 = m.g.H1 (3.1)

dimana Ep1 = Energi sebelum tumbukan ( J ) m = masa pendulum ( kg)

g = Gravitasi ( m/s²)

H1= tinggi pendulum sebelum tumbukan terhadap acuan ( m ) Energi setelah tumbukan ( EP2 )

Ep2 = m.g.H2 (J) (3.2)

Dimana H2 = Tinggi pendulum sesudah tumbukan ( m ) Sehingga haraga Energi yang diserap dinyatakan dengan :

Ep1 – Ep2 = m.g ( H1 – H2 ). ( J ) (3.3)

Harga Impak ( HI ) =

A Ep Ep

₁

−

₂

(3.4)

3.4 Alat yang Digunakan

1. Tipe mesin uji : Charpy

2. Dimensi ( Cm) : 75x40x100

3. Kapasitas : 80 J

4. Berat gondam : 8 kg

5. Berat total : 120 kg

6. Jarak antara titik pusat ayun dengan titik pukul : 600 mm

7. Posisi awal pemukulan : 130^o

8. Radius pisau pemukul : 2.5 mm

9. Sudut sisi pisau pemukul : 30^o

(29)

PENGUJIAN MATERIAL 28 10. Model pembacaan hasil pengujian : dial

11. Kecepatan gondam : 4.4 m/s

12. Dimensi spesimen : 55 x 10 x 10 mm

3.5 Bahan yang Diperlukan

1. Termometer atau temokopel 2. Bak air

3. Heater pemanas 4. Pendingin spesimen 3.6 Langkah Kerja

1. Pemeriksaan alat atau mesin yang akan digunakan 2. Alat pengukur dimensi spesimen.

3. Kebutuhan alat pengukur temperatur seperti termometer, dan alat pemanas.

4. Spesimen uji minimal dua buah disesuaikan dengan kebutuhan

5. Menerima pengarahan dari instruktur tentang prosedur pengujian yang akan dilakukan

6. Melakukan pengukuran spesimen dengan menggunakan mistar ingsut dan mencatat pada lembaran kerja.

7. Melakukan pengujian

8. Memeriksa kelengkapan praktikum

9. Membersihkan kelengkapan alat yang digunakan 10. Menandatangankan kartu pra ktikum kepada instruktur

11. Menyerahkan kelengkapan praktikum kepada teknisi/administrasi

Dimensi Penampang a : ………..mm; b : …………..mm Luas penampang A :……… mm².

Berat bandul G :………kg

Panjang lengan L :………m

Sudut ayun α :………...^o

Tabel 6. Lembaran Kerja

Spesimen T ^oC E1 ( J ) β^o H2 E2 (J ) ΔE = E1-E2 (J) HI: ΔE/A Carbon Steel 5

Carbon Steel 26 Carbon Steel 50 Carbon Steel 100

(30)

PENGUJIAN MATERIAL 29 Spesimen T ^oC E1 ( J ) β^o H2 E2 (J ) ΔE = E1-E2 (J) HI: ΔE/A

Brass 5

Brass 26

Brass 50

Brass 100

Gambar 3-5 Mesin uji impak Polban 3.9 Evaluasi

1. Gambar kurva uji impak

2. Jelaskan terjadinya temperatur transisi

3. Jelaskan mengapa pada suhu tinggi energi impak tinggi

(31)

PENGUJIAN MATERIAL 30

MODUL 4

UJI KERAS

1. Melakukan uji keras makro dengan metoda Brinell, Rockwell, dan Vickers 2. Melakukan uji keras mikro dengan metoda Vickers

4.2 Petunjuk K3

1. Menggunakan pakaian lab 2. Menggunakan sepatu kerja 4.3 Dasar Teori

Kekerasan adalah ketahanan material terhadap deformasi plastis.

4.3.1 Metoda Pengujian Brinell (J. A. Brinell 1900)

Pengujian Brineel dilakukan dengan menggunakan identor bola baja ( tangten carbida ) diameter 10 mm sebagai indentor . Pengukuran dilakukan dengan memberikan gaya pada indentor dengan waktu penekanan 10 – 30 detik.

Selanjutnya bekas indentornya diukur diameternya dengan menggunakan alat Profile Proyektor .

Diskripsi gaya pada identor dan Spesiment Uji dapat dilihat pada Gambar 4.1

D F

D/2 h

D/2

Gambar 4-1 Penetrator pada posisi menekan

2 2-d D 0,5.

- .D 0,5

h = (4.1)

A =  . D . h .

= 0,5..D . ( D -  D ² - d ² )

identasi Permukaan Luas

dibutuhkan yang

Gaya Brinnell kekerasan

=

Angka

(32)

PENGUJIAN MATERIAL 31

2 2

d - D - D ( . .D 2.F

d - D - D ( D.

. 0,5.

x F

brinnell kekerasan

Jadi



=

(4.2) dimana :

F : Gaya [kg]

D : Diamater bola baja (indentor) [mm]

d : Diameter indetasi (bekas indentor) [mm]

Contoh penulisan hasil kekerasan Brinnell : 105 HB 2,5 /187,5/15.

105 = Kekerasan bahan HB = Kekerasan Brinnell 2,5 = Indentor yang digunakan 187,5 = Gaya penekan

15 = Waktu pengujian

Hubungan antara penetrator dengan bahan yang digunakan untuk pengujian kekerasan metoda Brinell, dinyatakan dalam Tabel 7. berikut ini.

Tabel 7. Hubungan gaya F dan diameter penetrator.

F/D² Diameter Penetrator ( D )

10 5 2,5 1,25 1

BHN Bahan

kg kg kg kg kg

30 10 5 2,5 1,25

0,5

3000 1000 500 250 125 50

750 250 125 62,5 31,2 12,5

187,5 62,5 31,2 15,6 7,8 3,1

46,9 15,6 7,8 3,9 2 0,8

30 10 5 2,5 1,2 0,5

143-945 48-315 23,8-158

11,9-79 6-39 2,4-15,8

Baja, besi cor Al.

Al Baja Paduan Logam lunak Logam lunak

Untuk menentukan gaya dihitung dengan F/D²= 30, jika diameter indentor yang digunakan memiliki diameter 5 mm , maka F= 30. D² = 30 (5)² = 750 kg.

Pengukuran kekersan dengan metoda Brinell bisanya digunakan untuk logam- logam yang lunak.

(33)

PENGUJIAN MATERIAL 32 4.3.2 Pengujian Vickers

Pengujian ini menggunakan identor berbentuk piramid intan dengan sudut 136^o, cara pengujian dilakukan sama dengan metoda Brinnell, dengan mengukur identasi (bekas identor) dengan menggunakan profile proyektor atau alat ukur optik lainnya.

d = (d1 + d2 )/ 2 .

bekas indentasi sebagai Gambar 4.2 berikut,

P

Gambar 4-2 . Penampang hasil pengujian

Luas A= 4 x luas segitiga

(34)

PENGUJIAN MATERIAL 33 (4.4)

d

1,854. F X

1,854 d F X

: Vikers kekerasan

Jadi

1.854 d A

(4.3) 68 )

4.sin 2 . .( d 0,5 . . 2 d.

. 0,5 . 4 A

2 2 2

o

=

Dimana:

F = gaya [kgf]

d = diameter rata-rata diagonal bekas identor [mm]

Angka kekerasan Vickers dinyatakan dalam harga satuan HV atau VHN, gaya dan waktu, misalkan 440 HV30/20 artinya harga kekerasan logam 440 dengan gaya 30 kgf , waktu 20 detik

4.3.3 Micro-Vickers

Metode pengujian kekerasan mikro pada prinsipnya sama dengan metode makro, hanya saja metode ini dimaksudkan untuk mengukur kekerasan material dalam skala mikro. Metode micro Vickers ini biasanya digunakan untuk mengukur kekerasan fasa di struktur mikro material atau dapat juga digunakan untuk mengukur kekerasan material hasil pelapisan.

Metode ini dilakukan dengan prinsip yang sama dengan metode Vickers (makro), baik dari jenis indentornya maupun cara menghitung kekerasannya.

Jenis indentor yang biasa digunakan memiliki bentuk yang sama dengan metode makro yakni berupa piramida intan dengan sudut 136° dengan rentang beban yang digunakan berkisar 1 s.d 1000 gram.

Perhitungan nilai kekerasan micro Vickers menggunakan persamaan 4.4 dan visualisasi alat uji dapat dilihat pada Gambar 4-4.

4.3.4 Metoda Rockwell

Dalam pengujian digunakan identor berbentuk bola baja dan kerucut intan dengan sudut 120^o dan 1/16 in. bola baja. Harga kekerasan Rockwell dinyatakan dengan skala dan beban mayor yang digunakan seperti Tabel 8 berikut :

(35)

PENGUJIAN MATERIAL 34 Tabel 8. Simbol skala, identor dan beban mayor

Simbol skala Identor Beban Mayor ( kg )

A Kerucut 60

B 1/16 inch bola 100

C Kerucut 150

D Kerucut 100

E 1/8 inch bola 100

F 1/16 inch bola 60

G 1/16 inch bola 150

H 1/8 inch bola 60

K 1/8 inch bola 150

Pengujian Rockwell dilakukan dengan memberikan beban minor kurang lebih 10 kg, dilanjutkan dengan beban mayor sesuai skala yang dipilih . Harga kekerasan dinyatakan dengan angka : 80 HRB , 60 HRC dst. Harga kekerasan Rockwell dapat juga dinyatakan dengan Superficial misalnya 60 HR 30 W. 30 W menyatakan beban mayor 30 kg.

4.4 Alat yang Digunakan

1. Alat uji kekerasan makro dan mikro 2. Identor

3. Kunci L

4. Profil proyektor 5. Kalibrator

4.5 Bahan yang Diperlukan

1. Spesimen uji dari logam yang lunak dan yang sudah dikeraskan 2. Kertas ampelas

3. Spidol permanen untuk penandaan spesimen

4.6 Langkah Kerja

Praktikan wajib memperhatikan dengan seksama penjelasan dari instruktur praktikum mengenai fungsi mesin uji kekerasan makro dan mikro beserta tata cara penggunaannya.

Prosedur pengujian kekerasan makro metode Brinell dan Vickers:

1. Bersihkan permukaan spesimen dari kotoran dengan cara pengampelasan 2. Pilih indentor atau penetrator steel ball dengan diameter 2,5 atau 5 untuk

Brinell dan piramida intan untuk metode Vickers

3. Dengan posisi tuas berada di posisi 1, pasang indentor pada tempatnya dan kencangkan dengan kunci L dan gerakkan tuas ke posisi 2.

4. Pilih beban sesuai dengan metode pengujian, dan jenis material yang diuji.

5. Letakkan benda uji pada tempatnya.

6. Posisikan penetrator dan benda uji dengan benar

(36)

PENGUJIAN MATERIAL 35 7. Berikan beban awal 10 Kgf, dengan menggerakkan handle dari posisi 2 ke

posisi 3 secara perlahan-lahan

8. Gerakan posisi handle dari posisi 3 ke posisi 4. dan tunggu beberapa detik hingga jarum penunjuk sekala diam (10 – 15 detik )

9. Kembalikan handle secara bertahap kembali ke posisi 1.

10. Ukur bekas indentasi dengan profil proyektor.

11. Ulangi langkah pengujian tersebut 3 kali untuk masing-masing spesimen Prosedur pengujian kekerasan makro Rockwell:

1. Lakukan langkah pengujian yang sama dengan prosedur no. 1 s.d 6 metode Brinell dan Vickers.

2. Berikan pembebanan minor dengan cara memindahkan tuas dari posisi 2 ke posisi 3.

3. Lakukan setting pada dial indikator hardness Rockwell dengan menempatkan jarum penunjuk yang panjang tepat di angka nol sesuai dengan jenis skala Rockwell yang digunakan (B atau C).

4. Gerakan posisi handle dari posisi 3 ke posisi 4 untuk pembebanan mayor dan tunggu beberapa detik hingga jarum penunjuk skala diam (10 – 15 detik ) 5. Kembalikan handle kembali ke posisi 3, catat angka kekerasan sesuai skala

Rockwell B atau C.

6. Kembalikan posisi tuas dari posisi 3 ke posisi 2 untuk pengujian berikutnya.

7. Ulangi langkah pengujian tersebut 3 kali untuk masing-masing spesimen Prosedur pengujian kekerasan micro Vickers:

1. Persiapkan spesimen uji keras mikro dalam kondisi yang sudah dipreparasi secara metalografi. Spesimen yang digunakan adalah material baja karbon rendah yang telah mengalami proses surface hardening (as carburised).

2. Minta petunjuk instruktur untuk melakukan preparasi spesimen secara metalografi.

3. Sebelum pengujian kekerasan, spesimen harus dietching terlebih dahulu untuk memunculkan struktur mikro.

4. Lakukan pengujian kekerasan terhadap jarak dari permukaan dan kekerasan untuk masing-masing fasa ferit, perlit, dan batas butir.

Nama metoda pengujian: Brinell

Jenis Indentor yang digunakan: Steel Ball Diameter Indentor: …………. mm

Tabel 9. Lembar pengujian Brinell Pengujian

ke Bahan Beban

(kgf) d1 ( mm ) d2 (mm ) d rata-

rata BHN

1 Carbon

Steel 2

3

Rata-rata

1 Brass

2

(37)

PENGUJIAN MATERIAL 36 3

Rata-rata 1

Aluminum 2

3

Rata-rata

Nama metoda : Rockwell

Jenis identor yang digunakan : Steel Ball & Kerucut intan 120^o Tabel 10. Lembar kerja kekerasan Rockwell

Pengujian Nama Bahan Beban ( kgf) Indentor HR….

1

Carbon Steel 2

3

Rata-rata

Pengujian Nama Bahan Beban ( kgf) Indentor HR….

1

Brass 2

3

Rata-rata

Pengujian Nama Bahan Beban ( kgf) Indentor HR…

1

Aluminum 2

3

Rata-rata

Nama metoda pengujian : Vickers

Jenis indentor : Kerucut intan 136^o

Tabel 11. Lembar kerja pengujian Vickers

Pengujian Bahan Beban

( kgf) Identor Diameter Identasi (mm) d1 d2 d rata-rata VHN

1 Carbon

Steel 2

3

Rata-rata Pengujian Bahan Beban

( kgf) Identor Diameter Identasi (mm) d1 d2 d rata-rata VHN 1

Brass 2

3

Rata-rata Pengujian Bahan Beban

( kgf) Identor Diameter Identasi (mm) d1 d2 d rata-rata VHN 1

Al 2

3

Rata-rata

(38)

PENGUJIAN MATERIAL 37 Tabel 12 Lembar Kerja Pengujian Kekerasan Micro Vickers

Pengukuran Kekerasan terhadap Jarak dari Permukaan

Spesimen Kedalaman (mm)

0,1 0,3 0,5 0,7 1 1,5 2 2,5 3

Baja As Carburised

Pengukuran Kekerasan Fasa-Fasa Baja Karbon

Nama Fasa Ferit Perlit Batas Butir

Kekerasan (VHN) Rata-rata

Gambar 4-3. Alat Uji Kekerasan Makro

Gambar 4-4 Alat Uji Kekerasan Mikro

(39)

PENGUJIAN MATERIAL 38 Gambar 4-5 Bagian Alat Uji Kekerasan Mikro

4.9 Evaluasi

1. Lembaran isian praktikum (jurnal) ditunjukkan kepada instruktur untuk verifikasi dan tanda tangan.

2. Lakukan pembuatan laporan dengan format yang sudah ditentukan. Laporan diserahkan paling lambat satu minggu setelah praktikum.

(40)

PENGUJIAN MATERIAL 39

MODUL 5

HEAT TREATMENT

1. Mahasiswa dapat melakukan proses perlakuan panas pada baja karbon yang meliputi proses anil, normalisasi, dan hardening.

2. Mahasiswa mengetahui pengaruh kecepatan pendinginan terhadap nilai kekerasan.

3. Mahasiswa dapat melakukan proses tempering pada baja karbon yang telah dikeraskan dan mengetahui pengaruh proses tersebut terhadap nilai kekerasan baja.

5.2 Petunjuk K3

1. Pakaian laboratorium 2. Sepatu kerja

3. Sarung tangan 4. Masker muka 5.3 Dasar Teori

Kekerasan logam dipengaruhi oleh unsur paduannya dan juga proses perlakuan panas. Proses pengerasan logam dilakukan dengan cara pemanasan pada suhu austenisasi dan pendinginan. Pemanasan dilakukan pada tungku pemanas yang bisa di atur temperatur, dan waktunya Gambar berikut ini:

time

Temperatur

T.Austenisasi ( 850oC)

Kurva Pendinginan Temperatur dan waktu

konstan

Gamabr 5-1 Kurva pemanasan dan pendinginan

Beberapa pendinginan yang cepat (quenching) dapat dilakukan dengan media pendingin (air, oil, air garam, udara dll)

(41)

PENGUJIAN MATERIAL 40 5.3.1 Tempering

Tempering dapat dilakukan pada tungku tersendiri atau disebut tungku temper.

Tujuan dari tempering ini adalah untuk memperbaiki sifat mekanik hasil proses quenching, yang terlalu keras. Dengan tempering diharapkan kekerasan logam menurun.

Proses lain yang melengkapi perlakuan panas antaralain normalizing, annealing, spherodizing dll. Proses ini dapat dilakukan dengan menggunakan tungku yang sama dengan mengatur suhu pemanasan, holding time, dan pendinginan. Untuk annealing pendinginan dapat dilakukan di dalam tungku.

5.4 Alat dan Bahan Yang Digunakan

Alat dan bahan yang digunakan untuk pelaksanaan praktikum heat treatment adalah sebagai berikut:

1. Tungku pemanas dan peralatan 2. Universal Hardness Tester 3. Tang potong

4. Kawat beton

5. Spesimen baja karbon St. 60 6. Kertas ampelas

7. Media pendingin (oli dan air) 5.5 Langkah Kerja

1. Spesimen pengujian telah dipersiapkan 2. Masukkan spesimen ke dalam tungku 3. Hidupkan mesin /tungku pemanas

4. Lakukan proses pemanasan dan holding time pada suhu yang ditetapkan (ikuti petunjuk sistem control yang digunakan pada tungku)

5. Tunggu waktu proses sampai pada suhu yang ditetapkan.

6. Apabila point 5 telah diselesaikan, buka tungku dan lakukan pendingin sesuai dengan media pendingin

7. Spesimen yang sudah dingin dapat diambil dari tempat pendinginan dan lakukan pengampelasan

8. Lakukan pengujian kekerasan dan bandingkan hasil kekerasannya 5.6 Lembar Pengisian

Tabel 13. Lembar kerja perlakuan panas A. DATA SPESIMEN DAN PARAMETER PROSES

No Kode

Spesimen HB^awal Austenisasi (°C) Pendinginan Temperatur Tempering

1 A - - -

2 B 850 Tungku -

3 C 850 Udara -

4 D 850 Oli 300°C, 1 jam

5 E 850 Air 300°C, 1 jam

(42)

PENGUJIAN MATERIAL 41

B. DATA HASIL PRAKTIKUM No Kode

Spesimen Pendinginan Nilai Kekerasan

Nilai Kekerasan as

Tempered Ket.

1 A - n/a

2 B Tungku n/a

3 C Udara n/a

4 D Oli

5 E Air n/a

Gambar 5-2 Posisi proses perlakuan panas baja pada diagram fasa Fe-C 5.8 Evaluasi

1. Jelaskan proses heat treatment annealing, normalizing, dan hardening!

2. Jelaskan mengapa terjadi perbedaan kekerasan hasil heat treatment dengan pendinginan air, oli, udara dan tempering!

(43)

PENGUJIAN MATERIAL 42

MODUL 6

METALOGRAFI

1. Melakukan prosedur praktikum metalografi dengan benar 2. Mengetahui Struktur Mikro material

6.2 Petunjuk K3 1. Pakaian Lab 2. Sepatu kerja 6.3 Dasar Teori

Metalografi adalah salah satu cara untuk melakukan periksaan struktur mikro logam dengan pengamatan dibawah mikroskop optik . Struktur Mikro meliputi fasa yang setimbang. Fasa yang setimbang adalah fasa yang terbentuk dari fasa cair ke fasa padat dengan laju pendinginan sangat lambat. Jenis fasa ini terdiri dari perlit , ferit , austenit dll yang dapat diananilis dengan menggunkan diagram fasa(Fe-C). Fasa yang tidak setimbang adalah fasa yang terbentuk akibat pendinginan cepat. Jenis fasa ini terdiri dari Martensit , Bainite, yang dapat di analisis dengan menggunakan diagram CCT (Continous-Cooling Transformation ).Sedangkan ditinjau dari bentuk butir logam memiliki dua bentuk butir yaitu ; butir equaxial dan elongation

6.3.1 Diagram fasa Fe-C

Diagaram fasa Fe-C adalah diagram fasa biner besi –karbon dengan keluratan karbon di dalam besi maksimum 6,7%. Analisis pada diagram fasa Fe-C dengan asumsi bahwa pendinginan dari fasa cair ke fasa padat dilakukan dengan laju pendinginan yang sangat lambat. Pada diagram fasa tersebut terdapat tiga reaksi fasa yaitu reaksi fasa peritektik, eutektek dan eutectoid. Sedangkan fasa yang terbentuk antara lain: austenite, feritik, perlitik, sementit. Apabila ditinjau dari

% C pada Fe, pada diagram tersebut dikelompokkan ke dalam empat yaitu: baja hypoeutektoid, baja hypereutectoid, besi cor hypoeutektik dan besi cor hypereutetik. Bentuk diagram fasa Fe-C dapat diperlihatkan pada Gambar 5.1 6.3.2 Diagram fasa continous cooling tranformatian (CCT)

Diagram CCT adalah diagram yang menggambarkan proses pendinginan dari fasa austenite ke fasa yang lain dilakukan dengan pendinginan yang beragam, termasuk media pendinginnya. Dengan laju pendinginan yang beragam tersebut struktur mikro logam mengalami perubahan, yang berakibat pada perubahan sifat mekanik bahan utamanya terhadap kekerasan. Namun dimikian tidak semua baja dapat dikeraskan tergantung pada kandungan karbon, atau karbon ekivalennya (untuk baja paduan) Gambar 5.2.

(44)

PENGUJIAN MATERIAL 43 Gambar 6-1 Diagram Fasa ( Fe-C)

Gambar 6-2 Diagram CCT 6.4 Alat yang Digunakan

1. Alat pemotong spesimen 2. Alat monting

3. Rotary grinding dan alat poles

(45)

PENGUJIAN MATERIAL 44 4. Alat pengering spesimen

5. Mikroskop optik 6.5 Bahan yang Diperlukan

1. Ampelas kasar s/d halus dengan ukuran (100 s/d 2000) 2. Larutan etching

3. Kapas 6.6 Langkah Kerja

Sebelum praktikum

• Lakukan penetapan atau pemilihan sampel logam yang akan diperiksa struktur mikronya

• Lakukan studi literature untuk mendiskripsikan spesimen yang akan diperiksa, misalnya baja, aluminium , tembaga, dll.

• Lakukan pemotongan spesimen sesuai dengan studi leteratur yang ingin anda ketahui, disini mahasiswa hendaknya sudah bisa memastikan orentasi pengamatanya.

• Lakukan monting spesimen bila ukurannya kecil dengan menggunakan mounting bakelite atau dengan mounting resin.

• Untuk sampel yang banyak sebaiknya diberikan tanda agar tidak lupa.

Mempersiapkan Spesimen Metalografi

• Lakukan penggerindaan spesimen yang sudah dimounting dengan menggunakan mesin rotary grinding. Gunakan ampelas dari yang kasar No kecil ke No besar. Pada saat menggerinda permukaan spesimen, lakukan dengan menggunakan tanggan sambil diputar spesimennya

• Permukaan spesimen diusahakan rata pada dua bidangnya, agar pada saat pengamatan tidak terjadi bias.

• Bila penggerindaan atau pengampelasan telah selesai lakukan pemolesan pada bagian permukaan yang akan dijadikan obyek pengamatan.

• Gunakan mesin poles dan kain poles yang halus serta pasta peleshing yang ada atau dapat menggunakan pasta gigi.

• Pada saat melakukan pemolesan usahakan permukaan benar-benar terbebas dari goresan bekas ampelas. Untuk melihat ada dan tidaknya bekas goresan lakukan di bawah mikroskop atau alat pengamatan lainnya

• Etching. gunakan tabel etching yang ada (baca refensi )

• Bila tahapan di atas telah dilakukan, maka langkah selanjutnya adalah melakukan etching. Untuk melakukan etching diharapkan mahasiswa dapat menggunakan tabel etching saat memebuat larutan kimia.

• Membuat larutan kimia sesuai dengan tabel etching (mintalah petunjuk instruktur)

(46)

PENGUJIAN MATERIAL 45

• Dalam melakukan etching bacalah petunjuk yang ada didalam podoman etching

Problem etching

• Struktur mikro tidak muncul hal ini disebabkan oleh waktu etching kurang lama, atau pilihan larut etching tidak sesuai dengan spesimen.

• Struktur terkorosi atau over etching artinya waktu etching terlalu lama, bila over etching lakukan pemolesan kembali sedikit-demi sedekit sambil diperika dengan menggunakan mikroskop. Kadang –kadang logam akan muncul struktur mikronya setelah over etching dan dipoles kembali.

• Karena proses preparasi spesimen cukup memakan waktu yang lama , diharapkan mahasiswa memiliki tempat khusus untuk spesimen

1. Apabila hasi