Makalah impact (mengukur ketahanan)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Pengujian impact merupakan pengujian yang mengukur ketahanan beban terhadap bebean keut.inilah yang membedakan dengan pengujian Tarik dan kekerasan, dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan.Pengujian ini merupakan suatu upaya mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui didalam perlengkapan transportasi dan industri dimana beban selamanya terjadi secara perlahan-lahan, melainkan datang secara tiba-tiba.

1.2  tujuan pengujian

1.      mampu menganalisa hasil uji impact beberapa jenis logam dan karakteristik patahan baja ST 42

2.      Untuk menganalisa permukaan patahan yang terjadi pada logam

BAB II

DASAR TEORI

Dasar pengujian impak adalah penyerapan energy potensial dari beban yang berayun dari suatu ketinggian dan menumbuk benda yang diuji tersebut sampai mengalami deformasi ( patahan ). Pada pengujian ini banyak energy yang diserap oleh bahan untuk terjadinya patahan.setalah benda uji patah akibat seformasi, bandul melanjutkan ayunan sehingga posisi h( end of swing). Bila bahan tersebut tangguh yaitu makain mampu menyerap energy lebih besar, maka makin rendah posisi h(end of swing). Suatu material dikatakan tangguh bila memiliki kemampuan menyerap beben kejut yang besar tanpa terjadi retak / terdeformasi dengan mudah.Pada pengujian impak, energy yang diserap oleh benda uji biasanya dinyatakan dalam satuan joule dan dibaca langsung pada skala (dial).Petunjuk yang dikalibrasi yang terdapat pada mesin pengujian.Harga impak (HI) suatu bahan yang diuji dengan charpy diberikan oleh.

                                    H1=

Dimana:

            E= Energi yang diserap( joule)

A= Luas penampang dibawah rakit ( mm)

                       

            Secara umum benda uji impak dikelompokkan kedalam dua golongan sampel standar yaitu ;

1.      Batang uji charpy sebagai mana banyak digunakan diingris dan eropa.benda uji charpy memiliki luas penampang lintang bujur sangkar (10 x 10mm ) dengan memiliki tarik(ratch) berbentuk V dengan sudut 45ᴼ dengan jari-jari dasar 0,25 mm dengan kedalaman 2mm.serangkaian uji charpy pada suatu material umumnya dilakukan pada berbagai temperature sebagai upaya mengetahui temperature transisi sementara.

2.      Pengukuran pada pengujian impak yang lain adalah belahan permukaan perpatahan untuk menentukan jenis perpatahan yang terjadi secara umum, analisi perpatahan ahasil uji tarik pada perpatahan impak digolongkan menjadi tiga jenis yaitu:

a)      Perpatahan berserat(fribaus fracture)

Yang melibatkan mekanisme pergeseran bidang-bidang Kristal didalam bahan logam yang ulet, ditandai dengan permukaan perpatahan berbentuk sampel yang menyerap cahaya dan berpenampilan buram.

b)      Perpatahan Granular(Kristalin)

Yang dihasilkan oleh mekanisme pembelahan pada butir-butir dari bahan yang rapuh ditandai dengan patahan yang datar mampu memberikan daya pantul cahaya yang tinggi    ( menggilap).

c)      Perpatahan campuran ( berserat dan granular)

Selain dengan harga impak yang ditunjukkan oleh alat uji pengukuran ketangguhan suatu bahan dapat dilakukan dengan memperkirakan beberapa persen patahan berseratdan patahan kristalin yang dihasilkan oleh benda uji padatemperatur tertentu.

Informasi mengenai temperature transisi menjadi demikian penting bila suatu material akan diesain untuk aplikasi yang melibatkan renang temperature yang besar, misalnya dari temperature dibawah 0ᴼc hingga ditemperatur tinggi diatas100ᴼc. sytem penukaran panas hamper semua logam berkekuatan rendah dengan struktur Kristal FCC seperti tembaga dan almunium bersifat ulet pada semua temperature. Sementara bahan dengan kekuatan luluh yang tinggi bersifat rapuh. Bahakan keramik,plimer, dan logam-logam BCC dengan kekuatan luluh rendah dan memiliki transisi rapuh , akan menjadi ulet bila temperature demikian. Hamper semua baja karbon yang dipakai pada jembatan, kapal, jaringan pipa dan sebagaimana bersifat rapuh pada temperature rendah.

Geoege E.Dieter,sriati Djaprie.Metalurgi mekanik I.Erlangga Jakarta 1993

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.

http://teknikmesin2011unila.blogspot.com/2013/02/uji-impak.html#7QzB7gWuelYOegDU.99

Uji impak adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan yang cepat (rapid loading). Klo ceritanya titanic itu, si kapal kan berada pada suhu rendah, sehingga menyebabkan materialnya menjadi getas dan mudah patah. Kemudian di laut itu kan banyak beban (tekanan) dari arah manapun. Ditambah lagi nabrak gunung es, langsung deh tegangan yang udah terkonsentrasi karena pembebanan sebelumnya menyebabkan kapalnya terbelah dua. Pada uji impak terjadi proses penyerapan energi yang besar ketika beban menumbuk spesimen. Energi yang diserap material ini dapat dihitung dengan menggunakan prinsip perbedaan energi potensial. Tapi klo di mesin ujinya udah nunjukin energi yang dapat diserap material, ya udah..ga perlu ngitung manual.
Proses penyerapan energi ini akan diubah menjadi berbagai respon material, yaitu:

• Deformasi plastis
• Efek Hysteresis
• Efek Inersia

Ada dua macam pengujian impak, yaitu :

1. Charpy
2. Izod

Perbedaan charpy dengan izod adalah peletakan spesimen.Pengujian dengan menggunkan charpy lebih akurat karena pada izod, pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya.
Faktor yang mempengaruhi kegagalan material pada pengujian impak adalah

• Notch

Notch pada material akan menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan pada daerah yang lancip sehingga material lebih mudah patah. Selain itu notch juga akan menimbulkan triaxial stress. Triaxial stress ini sangat berbahaya karena tidak akan terjadi deformasi plastis dna menyebabkan material menjadi getas. Sehingga tidak ada tanda-tanda bahwa material akan mengalami kegagalan.

• Temperatur

Pada temperatur tinggi material akan getas karena pengaruh vibrasi elektronnya yang semakin rendah, begitupun sebaliknya.

• Strainrate

Jika pembebanan diberikan pada strain rate yang biasa-biasa saja, maka material akan sempat mengalami deformasi plastis, karena pergerakan atomnya (dislokasi). Dislokasi akan bergerak menuju ke batas butir lalu kemudian patah. Namun pada uji impak, strain rate yang diberikan sangat tinggi sehingga dislokasi tidak sempat bergerak, apalagi terjadi deformasi plastis, sehingga material akan mengalami patah transgranular, patahnya ditengah-tengah atom, bulan di batas butir. Karena dislokasi ga sempat gerak ke batas butir.

Kemudian, dari hasil percobaan akan didapatkan energi dan temperatur. Dari data tersebut, kita akan buat diagram harga impak terhadap temperatur. Energi akan berbanding lurus dengan harga impak. Kemudian kita akan mendapakan temperatur transisi. Temperatur transisi adalah range temperature dimana sifat material dapat berubah dari getas ke ulet jika material dipanaskan.

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

BAB III

METODE PENGUJIAN

3.1 Alat dan bahan

            a)sampel uji impak besi fir( 5 buah)

            b) caliper/micrometer

            c)impact tasting machine JB-300

            d)stereon macroscope

3.2 Prosedur percobaan

1. sbelum pengujian, mesin uji harus diperiksa terlebih dahulu apakah mesin dalam keadaan normal.

2.persipakan sampel uji yang sudah dibentuktakiknya, sesuai dengan ukuran yang diinginkan.

3. dengan menggunakan caliper/micrometer lakukan pengukuran luas area dibawah takik dari sampel-sampel uji. Catat hasil pengukuran didalam lembar data.

4.persiapkan smapel uji yang sudah dibentuk takiknya sesuai dengan ukuran yang telah diinginkan.

5.ujilah satu demi satu sampel pada: temperature ruang:

·         Pastikan jarum skala berwarna merah sebagai penunjuk harga impak material berada pada posisi nol( nila terbesar dari pendulum yang digunakan)

·         Letakkan benda uji pada tempatnya dengan takik membelakangi arah datangnya pendulum, pastikan benda uji tepat berada ditengah.

·         Bila benda uji telah siap tariklah pendulum sesuai sudut yang telah ditentukan.

·         Behati hatilah jangan berdiri pada garis ayunan garis pendulum, bersiaplah melakukan pengujian pada posisi disamping alat uji.

·         Lepaskan pendulum sehingga pendulum berayun dan menumbuk benda uj.

·         Lakukan pengereman dengan menarik tuas rem sehingga ayunan pendulum dapat dikurangi.

·         Bacalah jumlah energy yang diserap yang ditunjukkan oleh jarum merah pada skala yang sesuai (300 joule). Kemudian data dicatat pada lembar kerja, hitunglah harga impak material dengan rumus dasar.

·         Ambil benda uji dan amatilah permukaan patahannya dibawah stereo macroscope. Buat sketsa patahannya didalam lembar data, ukurlah luas area getas dan ulet dari masing-masing sampel uji, nyatakan dalam persentase terhadap luas area total dibawah tukik.

·         Ulangi pengukian untuk sampel-sampel lain. Tingkat kehati-hatian lebih tinggi diperlukan.

BAB IV

PEMBAHASAN DAN PERHITUNGAN

4.1 Data hasil percobaan

·         Mencari luas penampang

A = a * b

Keterangan:     A  : Luas penampang permukaan (mm²)

                        a   : Tinggi tarik benda uji (mm)

                        b   : Lebar benda uji (mm)

NO	T (ºC)	a (mm)	b (mm)	A (mm²)	E (Joule)
1	27	2.9	7	20.3	50
2	27	3	7	21	42
3	27	2.9	7	20.3	49
4	27	3	7	21	48
5	27	2.9	7	20.3	60

·         Perhitungan

1.      A   =  a * b                  3.   A    =  a * b                       5.   A  = a * b

      = 2.9 * 7                              =  2.9 * 7                               = 2.9 * 7

      = 20.3 mm²                          = 20.3 mm²                            = 20.3 mm²

2.      A    =  a * b                 4.    A   = a * b

       =  3 * 7                               = 3 * 7

       =  21 mm²                           =  21 mm²     

4.2 Hasil analisa data

·         Mencari harga impak

HI  = E/A

                        Keterangan:     HI : Harga impak ( joule/mm² )

                                                A  : Luas penampang permukaan (mm²)

                                                E  : Energi yang dibutuhkan (joule)

No	T (ᴼC)	a (mm)	b (mm)	A (mm2)	E (joule)	HI (joule/mm2)	Bentuk Patahan
1	27	2.9	7	20.3	50	2.46
2	27	3	7	21	42	2
3	27	2.9	7	20.3	49	2.41
4	27	3	7	21	48	2.28
5	27	2.9	7	20.3	60	2.95

·         Perhitungan

1. HI   =E/A

=50/20.3

=2.46 joule/mm2

2. HI   =E/A

                        =42/21

=2 joule/mm2

3. HI   =E/A

                        =49/20.3

=2.41 joule/mm2

4. HI   =E/A

                        =48/21

=2.28 joule/mm2

5. HI   =E/A

                        =60/20.3

=2.95 joule/mm2

BAB V

KESIMPULAN

            Dari hasil pengujian impak yang dilaksanakan bahwa spesiment diuji sebanyak lima kali dan mempunyai karakteristik yang berbeda-beda yang dipengaruhi oleh sudut bandulan sebelum diayunkan, kemudian harga impak yang berbeda-beda dan memiliki patahan yang sama yaitu patahan berserat.