laporan uji impak

LAPORAN PRAKTIKUM

UJI IMPAK

Mata kuliah : Pengujian Bahan

Disusun oleh :

Rd. Rani Lusianti (111221024)

Risky Pratama P (111221025)

RR. Alvina Rana P (111221026)

Saadilah Rasyid (111221027)

Tria Satria (111221028)

Ulfi Latipah O (111221030)

Yusuf Adiwinata (111221031)

Zaskia Azhar Yasmin (111221032)

Kelas 2-Aeronautika

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Tujuan Pratikum

·      Mahasiswa dapat menghitung energi impak

·      Mahasiswa dapat mengetahui harga impak material

·      Mahasiswa dapat mengetahui temperatur transisi hasil pengujian

·      Menggambarkan kurva uji impak

Petunjuk K3

1.    Pakaian labortorium

2.    Sepatu kerja

3.    Posisi pengujian harus ada di depan alat uji impak

Dasar Teori

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

Pemilihan uji impak penting karena:

1.      Deformasi dapat dilakukan pada temperatur yang rendah

2.      Laju deformasi yang tinggi

3.      Adanya notch dapat didekati dengan tegangan triaxial

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

Ilustrasi pengujian impak dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

A.    Energi Impak

Energi impak diserap dihitung berdasarkan perbedaan ketinggian h dan h’ yang menunjukkan ketangguhan material. Transisi ulet-getas material, merupakan fungsi utama pemakaian uji impak. Pengujian dapat dilakukan dengan merubah atau mengatur temperatur spesimen dengan cara pemanasan dan pendinginan. Hasil pengujian pengaruh temperatur dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Pada kurva A dan B menunjukkan adanya temperatur transisi dari ulet ke getas. Pada temperatur yang tinggi material cenderung bersifat ulet begitu sebaliknya akan menjadi getas bila temperaturnya rendah. Bentuk patahan spesimen uji impak memiliki permukaan fibruos atau berserabut, flatness (rata) mengindikasi bahwa material tersebut bersifat ulet dan getas. 

Pemilihan material hendaknya memperhatikan ketahanan terhadap temperatur transisi (ulet-getas). Pada gambar di bawah ini, diperlihatkan temperatur transisi terhadap energi yang diserap material.

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

Secara umum perpatahan dapat digolongkan menjadi 2 golongan umum yaitu :

• Patah Ulet/ liat

Patah yang ditandai oleh deformasi plastis yang cukup besar, sebelum dan selama proses penjalaran retak.

·         Patah Getas

Patah yang ditandai oleh adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi, tanpa terjadi deformasi kasar, dan    sedikit sekali terjadi deformasi mikro.

Terdapat 3 faktor dasar yang mendukung terjadinya patah dari benda ulet menjadi patah getas :

1. Keadaan tegangan 3 sumbu/ takikan.
2. Suhu yang rendah.
3. Laju regangan yang tinggi/ laju pembebanan yang cepat.

B.     Perhitungan Energi

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

Alat yang Digunakan

1.      Tipe mesin uji                                           : Charpy

2.      Dimensi                                                                : 75×40×100

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°

8.      Radius pisau pemukul                                          : 2.5 mm

9.      Sudut sisi pisau pemukul                                     : 30°

Bahan yang Diperlukan

1.      Termometer atau termokopel

2.      Bak air

3.      Heater pemanas

4.      Pendingin spesimen

5.      Jangka sorong

Langkah kerja

1.      Pemeriksaan alat atau mesin yang akan digunakan

2.      Alat pengukuran 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 jangka sorong dan mencatat pada lembar kerja

7.      Melakukan pengujian

8.      Memeriksa kelengkapan praktikum

9.      Membersihkan kelengkapan alat yang digunakan

10.  Menendatangankan kartu praktikum kepada instruktur

11.  Menyerahkan kelengkapan praktikum kepada teknisi/administrasi

Data Percobaan

1.      Baja

Dimensi penampang a           : 8 mm ;  b    : 10 mm

Luas penampang A               : 80 mm²

Berat bandul G                     : 8 kg

Panjang Lengan L                 : 0.6 m

Sudut ayun α                                    : 130°

SPESIMEN	T (°C)	E₁ (J)	β (°)	H₂ (m)	E₂ (J)	∆E = E₁-E₂ (J)	HI = ∆E/A
Baja	5	77.3	84	0.537	42.1	35.2	0.44
	25	77.3	72	0.414	32.45	44.85	0.56
	95	77.3	0	0	0	77.3	0.96

2.      Kuningan

Dimensi penampang a           : 8 mm ;  b    : 10 mm

Luas penampang A               : 80 mm²

Berat bandul G                     : 8 kg

Panjang Lengan L                 : 0.6 m

Sudut ayun α                                    : 130°

SPESIMEN	T (°C)	E₁ (J)	β (°)	H₂ (m)	E₂ (J)	∆E = E₁-E₂ (J)	HI = ∆E/A
Kuningan	5	77.3	104	0.745	58.4	18.9	0.24
	25	77.3	98	0.683	53.5	23.8	0.29
	92	77.3	100	0.704	55.2	22.1	0.27

Analisis Data

Dari data percobaan diatas, maka didapatkan harga impak dari masing-masing spesimen, berikut adalah kurva uji impak dari baja dan kuningan.

Dari kurva diatas didapatkan bahwa harga impak kuningan cenderung konstan dibanding dengan baja, hal tersebut disebabkan oleh struktur material kuningan adalah FCC sehingga tidak mempunyai temperature transisi. Dari kurva dapat kita lihat bahwa pada suhu rendah, energi yang diperlukan untuk terjadinya perpatahan sangat sedikit. Hal ini terjadi akibat pada suhu rendah perambatan retak terjadi lebih cepat daripada terjadinya deformasi plastis. Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, energi yang dibutuhkan untuk terjadinya fracture pun lebih besar karena pada suhu tinggi retakan didahului oleh deformasi plastis. Dari hasil patahan terlihat bahwa spesimen yang dipanaskan memiliki permukaan patahan yang berwarna gelap dan kasar. Sedangkan pada spesimen yang didinginkan, permukaan patahannya cenderung lebih halus.

Pada baja terlihat bahwa kurva naik cukup tinggi, garis yang cukup tajam ini disebut daerah temperature transisi. Daerah temperature transisi menunjukkan daerah dimana sifat baja akan berubah pada temperature tertentu. Pada temperature sangat rendah, baja cenderung getas, hal tersebut diakibatkan atom-atom pada baja tidak emngalami vibrasi dan membentuk struktur BCC sehingga atom akan kesulitan bergeser ketika diberi beban impak, Hal ini menyebabkan bentuk patahan baja berupa patahan getas. Pada temperature tunggi baja cenderung bersifat ulet,hal tersebut dapat terlihat dari banyaknya energi yang diserap dan bentuk patahan yang kasar dan berserabut. Baja menjadi ulet meskipun struktur atomnya BCC, karena atom-atom baja mengalami vibrasi sangat tinggi ketika dipanaskan sehingga baja sempat mengalami deformasi plastis ketika diberi beban impak.

Evaluasi

1.      Jelaskan terjadinya temperatur transisi

2.      Jelaskan mengapa pada suhu tinggi energi impak tinggi

Jawab

1.    Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda-beda. Pada pengujian dengan temperatur yang berbeda-beda maka akan terlihat bahwa pada temperatur tinggi material akan bersifat ulet (ductile) sedangkan pada temperatur rendah material akan bersifat rapuh atau getas (brittle). Fenomena ini berkaitan dengan vibrasi atom-atom bahan pada temperatur yang berbeda dimana pada temperatur kamar vibrasi itu berada dalam kondisi kesetimbangan dan selanjutnya akan menjadi tinggi bila temperatur dinaikkan (energi panas merupakan suatu driving force terhadap pergerakan partikel atom bahan). Vibrasi atom inilah yang berperan sebagai suatu penghalang (obstacle) terhadap pergerakan dislokasi pada saat terjadi deformasi kejut/impak dari luar.

2.    Dengan semakin tinggi vibrasi atom karena suhu yang semakin tinggi, maka pergerakan dislokasi mejadi relatif sulit, mengingat bahwa vibrasi atom berperan sebagai suatu penghalang (obstacle) terhadap pergerakan dislokasi pada saat terjadi deformasi kejut/impak dari luar. sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar untuk mematahkan benda uji, atau dengan kata lain energi impak akan tinggi seiring dengan suhu yang bertambah tinggi.

Kesimpulan

          Suhu mempengaruhi harga impak, semakin tinggi suhu semakin tinggi pula harga impak.

          Kuningan tidak mempunyai temperatur transisi, oleh karena itu harga impak kuningan pada suhu rendah (=0.24), suhu kamar (=0.29), dan suhu tinggi (=0.27) cenderung sama, tidak berbeda jauh, dan dari hasil patahan terlihat bahwa kuningan bersifat getas.

            Baja memiliki temperatur transisi, oleh karena itu harga impaknya cenderung berbeda jauh, harga impak pada suhu rendah (=0.44) sifat baja adalah getas, suhu kamar (=0.56), dan suhu tinggi(=0.96) dimana sifat baja menjadi ulet . Hal ini terjadi karena adanya vibrasi atom-atom yang terpengaruh dengan perubahan suhu.

            Harga impak baja lebih tinggi daripada kuningan, menunjukkan bahwa ketangguhan baja lebih tinggi jika dibandingkan dengan kuningan.

1.      Patahan ulet ditunjukkan dengan permukaan patahan yang kasar, gelap dan berserabut.Sedangkan patahan getas ditunjukkan dengan permukaan patahan yangmengkilap, halus, dan tidak berserabut.

Daftar Pustaka

http://material12-its.blogspot.com/2011/08/uji-impak.html

http://danidwikw.wordpress.com/2010/12/17/pengujian-impak-dan-fenomena-perpatahan/