Download - 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
1/34
IV. DATA, PERHITUNGAN & GRAFIK
IV.1 Tabel Data
IV.1.1 Tabel Data Tembaga (Cu)
do (diameter awal) = 11 mm;df (diameter akhir) = 7 mm;
Lo (panjang awal) = 50 mm;
Lf (panjang akhir) = 66 mm;
Ao (luas penampang awal) = 94,98 mm2
Af (luas penampang akhir) = 38,46 mm2
Tabel Data Pengujian Tarik Spesimen Cu
Culo= 50 mm
Ao= 94,98 mm2
P
(kg) dL (mm)
(Mpa) t t (Mpa)
0 0 0 0 0 0
17500,25 0,005
187,41
90,2231
4
188,35572
8
22500,5 0,01
240,96
70,4054
7
243,37648
4
23000,75 0,015
246,32
20,5596
2
250,01645
9
23501 0,02
251,67
60,6931
5
256,70998
1
23601,25 0,025
252,74
70,8109
3
259,06610
1
23751,5 0,03
254,35
40,9162
9
261,98447
7
24001,75 0,035
257,03
1 1,0116266,02736
5
2425 2 0,04
259,70
9 1,09861 270,097027
24302,25 0,045
260,24
41,1786
5
271,95514
9
24402,5 0,05
261,31
51,2527
6
274,38088
1
24502,75 0,055
262,38
61,3217
6
276,81732
3
24703 0,06
264,52
81,3862
9
280,39969
7
24753,25 0,065
265,06
31,4469
2
282,29262
5
2480 3,5 0,07 265,59 1,50408
284,19090
8
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
2/34
9
24953,75 0,075
267,20
51,5581
4
287,24583
2
25004 0,08
267,74
11,6094
4
289,16017
9
25104,25 0,085
268,812
1,6582
3
291,66087
9
25154,5 0,09
269,34
71,7047
5
293,58861
4
25204,75 0,095
269,88
3 1,7492295,52170
3
25255 0,1
270,41
81,7917
6
297,46014
7
25305,25 0,105
270,95
41,8325
8
299,40394
6
25405,5 0,11
272,02
5 1,8718
301,94748
5
25455,75 0,115 272,56
1,9095
4
303,90467
1
25506 0,12
273,09
61,9459
1
305,86721
2
25526,25 0,125 273,31 1,981
307,47365
7
25556,5 0,13
273,63
1 2,0149309,20326
4
25576,75 0,135
273,84
52,0476
9
310,81452
8
2559 7 0,14 274,06
2,0794
4
312,42793
5
25607,25 0,145
274,16
72,1102
1
313,92085
8
25577,5 0,15
273,84
52,1400
7
314,92220
9
25537,75 0,155
273,41
72,1690
5
315,79665
1
25508 0,16
273,09
62,1972
2
316,79104
1
25488,25 0,165
272,88
22,2246
2
317,90698
5
25478,5 0,17
272,77
42,2512
9 319,14609
25468,75 0,175
272,66
72,2772
7
320,38412
4
25459 0,18 272,56
2,3025
9
321,62108
7
25449,25 0,185
272,45
32,3272
8
322,85697
9
25439,5 0,19
272,34
62,3513
8 324,0918
25429,75 0,195
272,23
9
2,3749
1 325,325552540 10 0,2 272,02 2,3979 326,42971
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
3/34
5 4
254810,25 0,205
272,88
22,4203
7
328,82224
6
254710,5 0,21
272,77
42,4423
5
330,05706
7
254610,75 0,215
272,667
2,4638
5
331,29081
7
253511 0,22
271,48
92,4849
1
331,21692
1
253311,25 0,225
271,27
52,5055
3
332,31198
1
253011,5 0,23
270,95
42,5257
3
333,27317
1
252711,75 0,235
270,63
32,5455
3
334,23114
8
252512 0,24
270,41
8
2,5649
5
335,31871
2
251512,25 0,245
269,34
7 2,584335,33745
3
249512,5 0,25
267,20
52,6026
9
334,00678
1
248012,75 0,255
265,59
92,6210
4
333,32671
9
247513 0,26
265,06
32,6390
6
333,98000
7
245013,25 0,265
262,38
62,6567
6
331,91840
2
242513,5 0,27
259,709
2,6741
5
329,83002
3
237513,75 0,275
254,35
42,6912
4
324,30117
3
235014 0,28
251,67
62,7080
5
322,14585
9
230014,25 0,285
246,32
22,7245
8 316,5233
225014,5 0,29
240,96
72,7408
4
310,84719
3
2200 14,75 0,295
235,61
22,7568
4
305,11753
7
210015 0,3
224,90
22,7725
9 292,37307
195015,25 0,305
208,83
82,7880
9
272,53346
9
Gambar Specimen Pengujian Tarik Cu :
26
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
4/34
IV.1.2 Tabel Data Alumunium (Al)
do (diameter awal) = 10 mm;
df (diameter akhir) = 6,75 mm;
Lo (panjang awal) = 50 mm;
Lf (panjang akhir) = 55 mm;
Ao (luas penampang awal) = 78,50 mm2
Af (luas penampang akhir) = 35,77 mm2
Tabel Data Pengujian Tarik Spesimen Al
Al
lo= 50 mm
Ao= 78,50 mm2
P
(kg) dL (mm)
(Mpa) t
t(Mpa)
0 0 0 0 0 0
840 0,25 0,005
89,960
90,00498
8 90,4107
940 0,5 0,01
100,67
1 0,00995 101,677
1000 0,75 0,015
107,09
60,01488
9 108,703
1040 1 0,02 111,380,01980
3 113,608
1080 1,25 0,025
115,66
40,02469
3 118,556
1120 1,5 0,03
119,94
8
0,02955
9 123,5461160 1,75 0,035 124,23 0,03440 128,58
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
5/34
2 1
1200 2 0,04
128,51
60,03922
1 133,656
1240 2,25 0,045
132,79
90,04401
7 138,775
1280 2,5 0,05137,08
3 0,04879 143,938
1310 2,75 0,055
140,29
60,05354
1 148,013
1340 3 0,06
143,50
90,05826
9 152,12
1365 3,25 0,065
146,18
70,06297
5 155,689
1390 3,5 0,07
148,86
40,06765
9 159,284
1415 3,75 0,075
151,54
1
0,07232
1 162,907
1440 4 0,08
154,21
90,07696
1 166,556
1455 4,25 0,085
155,82
5 0,08158 169,07
1470 4,5 0,09
157,43
20,08617
8 171,601
1485 4,75 0,095
159,03
80,09075
4 174,147
1500 5 0,1
160,64
5 0,09531 176,709
1510 5,25 0,105161,71
60,09984
5 178,696
1520 5,5 0,11
162,78
6 0,10436 180,693
1530 5,75 0,115
163,85
70,10885
4 182,701
1540 6 0,12
164,92
80,11332
9 184,72
1545 6,25 0,125
165,46
40,11778
3 186,147
1550 6,5 0,13
165,99
90,12221
8 187,579
1555 6,75 0,135
166,53
50,12663
3 189,017
1560 7 0,14 167,070,13102
8 190,46
1565 7,25 0,145
167,60
60,13540
5 191,909
1570 7,5 0,15
168,14
10,13976
2 193,362
1573 7,75 0,155
168,46
3 0,1441 194,574
1575 8 0,16168,67
7 0,14842 195,665
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
6/34
1577 8,25 0,165
168,89
10,15272
1 196,758
1578 8,5 0,17
168,99
80,15700
4 197,728
1580 8,75 0,175
169,21
2
0,16126
8 198,824
1578 9 0,18
168,99
80,16551
4 199,418
1570 9,25 0,185
168,14
10,16974
3 199,247
1560 9,5 0,19 167,070,17395
3 198,814
1550 9,75 0,195
165,99
90,17814
6 198,369
1540 10 0,2
164,92
80,18232
2 197,914
1500 10,25 0,205
160,64
5 0,18648 193,577
1480 10,5 0,21
158,50
3 0,19062 191,788
1460 10,75 0,215
156,36
10,19474
4 189,978
1440 11 0,22
154,21
90,19885
1 188,147
1400 11,25 0,225
149,93
50,20294
1 183,67
1360 11,5 0,23
145,65
1
0,20701
4 179,151
1300 11,75 0,235
139,22
50,21107
1 171,943
1260 12 0,24
134,94
10,21511
1 167,327
1180 12,25 0,245
126,37
40,21913
6 157,335
1080 12,5 0,25
115,66
40,22314
4 144,58
Gambar Specimen Pengujian Tarik Al :
26
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
7/34
IV.1.3 Tabel Data Baja (Fe)
do (diameter awal) = 10,5 mm;
df (diameter akhir) = 6,30 mm;
Lo (panjang awal) = 50 mm;
Lf (panjang akhir) = 67 mm;
Ao (luas penampang awal) = 86,54 mm2
Af (luas penampang akhir) = 31,15 mm2
Tabel Data Pengujian Tarik Spesimen Fe
Fe
lo= 50 mm
Ao=
86,54
mm2
P
(kg)
dL
(mm)
(Mpa) t t (Mpa)
0 0 0 0 0 0
2500 0,25 0,005
267,74
1 0,005269,079611
3
3500 0,5 0,01
374,83
7 0,01378,585642
1
3760 0,75 0,015
402,68
2 0,015408,722558
6
3700 1 0,02
396,25
7 0,02404,181672
8
3700 1,25 0,025
396,25
7 0,025406,162955
5
3700 1,5 0,03396,257 0,03
408,1442382
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
8/34
3720 1,75 0,035
398,39
8 0,034412,342415
7
3740 2 0,04 400,54 0,039416,562012
4
3750 2,25 0,045
401,61
1 0,044419,683871
3
3750 2,5 0,05
401,61
1 0,049421,691928
1
3760 2,75 0,055
402,68
2 0,054424,829851
6
3770 3 0,06
403,75
3 0,058427,978484
6
3780 3,25 0,065
404,82
4 0,063431,137827
3
3790 3,5 0,07
405,89
5 0,068434,307879
7
3795 3,75 0,075
406,43
1 0,072 436,9129987
4000 4 0,08
428,38
5 0,077462,656286
9
4025 4,25 0,085
431,06
3 0,082 467,703203
4050 4,5 0,09 433,74 0,086472,776893
1
4075 4,75 0,095
436,41
8 0,091477,877357
4
4100 5 0,1
439,09
5 0,095483,004595
8
4150 5,25 0,105 444,45 0,1491,117145
2
4200 5,5 0,11
449,80
5 0,104499,283242
9
4250 5,75 0,115 455,16 0,109507,502888
7
4300 6 0,12
460,51
4 0,113515,776082
8
4350 6,25 0,125
465,86
9 0,118 524,102825
4375 6,5 0,13
468,54
7 0,122
529,457643
1
4425 6,75 0,135
473,90
1 0,127537,878094
6
4450 7 0,14
476,57
9 0,131 543,299848
4460 7,25 0,145 477,65 0,135546,908995
4
4470 7,5 0,15
478,72
1 0,14550,528852
5
4490 7,75 0,155
480,86
3 0,144555,396382
1
4510 8 0,16
483,00
5 0,148 560,2853311
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
9/34
4530 8,25 0,165
485,14
7 0,153565,195699
3
4560 8,5 0,17
488,35
9 0,157571,380514
3
4580 8,75 0,175
490,50
1 0,161
576,339075
9
4600 9 0,18
492,64
3 0,166581,319056
7
4615 9,25 0,185 494,25 0,17585,685910
9
4630 9,5 0,19
495,85
6 0,174590,068829
6
4640 9,75 0,195
496,92
7 0,178593,827911
9
4650 10 0,2
497,99
8 0,182597,597703
9
4660 10,25 0,205
499,06
9 0,186 601,3782055
4670 10,5 0,21 500,14 0,191605,169416
7
4680 10,75 0,215
501,21
1 0,195608,971337
6
4700 11 0,22
503,35
3 0,199614,090543
7
4710 11,25 0,225
504,42
4 0,203617,919238
7
4715 11,5 0,23
504,95
9 0,207621,100000
7
4720 11,75 0,235
505,49
5 0,211624,286117
4
4730 12 0,24
506,56
6 0,215628,141586
5
4731 12,25 0,245
506,67
3 0,219630,807750
5
4733 12,5 0,25
506,88
7 0,223633,608855
8
4734 12,75 0,255
506,99
4 0,227636,277697
2
4735 13 0,26
507,10
1 0,231 638,9476095
4736 13,25 0,265
507,20
8 0,235641,618592
8
4737 13,5 0,27
507,31
5 0,239 644,290647
4736 13,75 0,275
507,20
8 0,243646,690676
5
473514 0,28
507,10
1 0,247 649,089635
473014,25 0,285
506,56
6 0,251650,937047
3
470014,5 0,29
503,35
3 0,255 649,325247
26
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
10/34
467514,75 0,295
500,67
5 0,259648,374766
8
465015 0,3
497,99
8 0,262647,397512
5
4600
15,25 0,305
492,64
3 0,266
642,899465
3
450015,5 0,31
481,93
4 0,27631,333058
1
440015,75 0,315
471,22
4 0,274619,659554
6
435016 0,32
465,86
9 0,278614,947314
6
420016,25 0,325
449,80
5 0,281595,991258
4
410016,5 0,33
439,09
5 0,285583,996465
8
400016,75 0,335
428,385 0,289
571,8945768
Gambar Specimen Pengujian Tarik Fe:
IV.2. Contoh PerhitunganSpesimen Cu :
Pengukuran awal spesimen Cu diperoleh data:
Diameter benda uji : - awal, do = 11 mm
- akhir, df = 7 mm
Luas area : - awal, Ao = 94,98 mm2
- akhir, Af = 38,46 mm2
Panjang ukur : - awal, lo = 50 mm- akhir, lf = 66 mm
27
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
11/34
Perhitungan:
Regangan Rekayasa ()Regangan rekayasa () = dl / lo
= 2 mm / 50mm= 0,04
Tegangan Rekayasa ()Tegangan rekayasa () = P / Ao
= 2300 kg / 94,98 mm2
= 24,215 kg/mm2
= 246,322 Mpa
Regangan Sesungguhnya (T)
Regangan sungguhan(T) = ln (1 + )
= ln (1 + 0,04)
= 0,0392
Tegangan Sesungguhnya (T)
Tegangan sungguhan (T ) = (1 + )
= 246,322Mpa (1+ 0.04)
= 256,175MPa
Ultimate Tensile Strength (UTS)Pmax = 25.600 Newton
A0 = 94,98 mm2
A0 = 0,0009498 m2
MPaA
PUTS 530,269
0009498,0
25600
0
max ===
%Elongasi Perhitungan pengukuran data spesimen
l0 = 50 mm
lf = 66 mm
%100%0
0x
l
llElongasi
f
=
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
12/34
%32%10050
5066% =
= xElongasi
Perhitungan data grafik Shimadzu
l0 = 50 mm
lf = l0 + dL = 50 mm + 11 mm = 66 mm
%100%0
0x
l
llElongasi
f
=
%32%10050
5066% =
= xElongasi
%Reduksi Luas PenampangA0 = 94,98 mm2
Af = 38,46 mm2
%100Re%0
0x
A
AAduksi
f
=
%50,59%10098,94
46,3898,94Re% =
= xduksi
Modulus Elastisitas = 187,41 MPa
= 0,005
GPaMPa
E 482,37005,0
41,187==
=
Spesimen Al:
Pengukuran awal spesimen Al diperoleh data:
Diameter benda uji : - awal, do = 10 mm
- akhir, di = 6,75 mm
Luas area : - awal, Ao = 78,5 mm2
- akhir, Af = 35,77 mm2
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
13/34
Panjang ukur : - awal, lo = 50 mm
- akhir, lf = 55 mm
Perhitungan: Regangan Rekayasa ()Regangan rekayasa () = dl / lo
= 2 mm / 50mm
= 0,040
Tegangan Rekayasa ()Tegangan rekayasa () = P / Ao
= 1000 kg / 78,5 mm2
= 12,738 kg/mm2
= 107,09 Mpa
Regangan Sesungguhnya (T)
Regangan sungguhan(T) = ln (1 + )
= ln (1 + 0,04)
= 0,0392
Tegangan Sesungguhnya (T)
Tegangan sungguhan (T ) = (1 + )
= 107,09 Mpa (1+ 0,040)
= 149,93 MPa
Ultimate Tensile Strength (UTS)Pmax = 15.800 Newton
A0 = 78,50 mm2
A0 = 0,00007850 m2
MPaA
PUTS 3,201
00007850,0
800.15
0
max ===
%Elongasi Perhitungan pengukuran data spesimen
l0 = 50 mm
lf = 55 mm
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
14/34
%100%0
0x
l
llElongasi
f
=
%10%100505055% =
= xElongasi
Perhitungan data grafik Shimadzu
l0 = 50 mm
lf = l0 + dL = 50 mm + 5 mm = 55 mm
%100%0
0x
l
llElongasi
f
=
%10%10050
5055% =
= xElongasi
%Reduksi Luas PenampangA0 = 78,50 mm2
Af = 35,77 mm2
%100Re%0
0x
A
AAduksi
f
=
%43,54%10050,78
77,3550,78Re% =
= xduksi
Modulus Elastisitas = 89,960 MPa
= 0,005
GPaMPa
E 99,17005,0
960,89==
=
Spesimen Fe :
Pengukuran awal spesimen Al diperoleh data:
Diameter benda uji : - awal, do = 10,5 mm
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
15/34
- akhir, di = 6,30 mm
Luas area : - awal, Ao = 86,54 mm2
- akhir, Af = 31,15 mm2
Panjang ukur : - awal, lo = 50 mm- akhir, lf = 67 mm
Perhitungan:
Regangan Rekayasa ()Regangan rekayasa () = dl / lo
= 2mm / 50mm
= 0,04
Tegangan Rekayasa ()Tegangan rekayasa () = P / Ao
= 3500 kg / 86,54 mm2
= 40,44 kg/mm2
= 374,837 Mpa
Regangan Sesungguhnya (T)
Regangan sungguhan(T) = ln (1 + )
= ln (1 + 0,04)
= 0,0392
Tegangan Sesungguhnya (T)
Tegangan sungguhan (T ) = (1 + )
= 374,837 Mpa (1+ 0,04)
= 389,83 MPa
Ultimate Tensile Strength (UTS)Pmax = 47.370 Newton
A0 = 86,54 mm2
A0 = 0,00008654 m2
MPaA
PUTS 37,547
00008654,0
370.47
0
max ===
%Elongasi Perhitungan pengukuran data spesimen
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
16/34
l0 = 50 mm
lf = 67 mm
%100%0
0x
l
llElongasi
f
=
%34%10050
5067% =
= xElongasi
Perhitungan data grafik Shimadzu
l0 = 50 mm
lf = l0 + dL = 50 mm + 17 mm = 67 mm
%100%0
0x
l
llElongasi
f
=
%34%10050
5067% =
= xElongasi
%Reduksi Luas PenampangA0 = 86,54 mm2
Af = 31,15 mm2
%100Re%0
0x
A
AAduksi
f
=
%01,64%10054,86
15,3154,86Re% =
= xduksi
Modulus Elastisitas = 267,74 MPa
= 0,005
GPaMPa
E 548,53005,0
74,267==
=
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
17/34
IV. Grafik
IV.3.1.Grafik P (Beban) vs dL (Elongasi)
IV.3.2.Grafik (Engineering Stress) vs (Engineering
Strain)
IV.3.3.Grafik T (True Stress) vs T (True Strain)
V. Pembahasan
V.1. Prinsip Pengujian
Pengujian tarik dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui respon mekanik material terhadap pembebanan
uniaksial. Pada praktikum kali ini yang akan diuji tarik adalah
material Fe, Cu, dan Al. Pengujian ini dilakukan dengan
menggunakan Universal testing machine (Servopulser Shimadzu
kapasitas 30 ton). Prinsip pengujian tarik pada praktikum kali ini
adalah sampel uji tarik diberikan pembebanan uni-aksial, dimana
akan terjadi penambahan panjang dari sampel sampai akhirnya
material yang ditarik putus. Disini kontak dengan mesin uji tarik
dilakukan oleh operator, dimana praktikan memperhatikan dan
mencoba memahami pengujian tarik ini.
Pada praktikum kali ini sampel telah disiapkan oleh asisten,
sehingga praktikan tidak mempersiapkan pembuatan sampel.
Sebelum melakukan pengujian, dilakukan pengukuran diameter
awal (do) dari sampel uji, dan terlebih dahulu diukur gauge length
sepanjang 50mm yang ditandai oleh tipex agar nantinya dapat
diketahui pertambahan panjang yang terjadi setelah material
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
18/34
ditarik. Output dari mesin ini adalah sebuah kurva perbandingan
beban yang diberikan (applied load) dan pertambahan panjang
(elongation) dari ketiga sampel hingga pada titik terjadinya
perpatahan. Dari kurva inilah akan diketahui informasi tentang nilaikekuatan tarik sampel yang diuji. Standar pengujian ini adalah
ASTM E8.
Dengan sifat mekanik yang tidak sama, maka patahan
yang terjadi dari pengujian tarik dari logam satu dengan logam
lainnya juga akan berbeda-beda. Dengan mengamati karakteristik
perpatahan yang terjadi, maka dapat ditentukan jenis perpatahan
yang terjadi, apakah ulet atau getas.
V.2. Analisa Grafik
V.2.1. Analisa Grafik P vs dL
Pada grafik P vs dl, kita bisa melihat hubungan antara beban
yang diberikan dengan perubahan panjang. Dari grafik, terlihat
bahwa beban luluh tertinggi adalah Fe (3760kg), Cu (2250kg), Al
(840kg). Sedangkan untuk beban maksimal tertinggi adalah Fe
(4737kg), Cu (2560kg), Al (1580kg) dan beban putus Fe (4000 kg),
Cu (1950kg), Al (1080 kg). Untuk pertambahan panjang (elongasi),
yang tertinggi adalah Fe (34%), Cu (32%), Al (10%).
Maka dari grafik kita dapat melihat bahwa yang memiliki
ketahanan paling baik terhadap pembebanan uniaksial ini adalah
Fe, karena Fe memiliki ketangguhan yang paling baik (Fe paling
tangguh diantara ke 3 sampel). Dibuktikan dengan luasnya daerah
deformasi plastis yang terjadi. Sampel Fe pun menunjukan
kemampuan deformasi plastis yang baik diantar Al dan Cu, maka
logam ini memiliki karaktersitik yang ulet.
Hal ini tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa
material yang memiliki struktur FCC (Cu & Al) mempunyai keuletan
lebih tinggi dari BCC (Fe) pada literatur juga disebutkan bahwa Al
mempunyai keuletan yang paling tinggi diantara Cu dan Fe.
Penyimpangan hasil pengujian ini kemungkinan disebabkan karena
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
19/34
adanya cacat- cacat mikro pada spesimen Al dan Cu akibat
perlakuan atau pengerjaan sebelumnya yang diterima sebelum
dilakukan uji tarik, sehingga ketika ditarik spesimen tersebut
menjadi lebih cepat putus, sehingga % elongasinya pun menjadilebih kecil,
V.2.2. Analisa Grafik vs
Pada Grafik vs. menunjukan hubungan antara engineering
stress () dan engineering strain ( ). Grafik ini menggunakan luas
area sample sebagai acuan untuk setiap perhitungan nilai
tegangan (stress) di tiap-tiap titiknya, sehingga kurang
menggambarkan kondisi real yang terjadi selama pengujian. Grafik
vs. didapat dari penurunan grafik P vs. dl. Engineering stress
(tegangan rekayasa) didapat dengan menggunakanrumus:
= PAo
Sedangkan engineering strain (regangan rekayasa) didapat
dengan menggunakan rumus:
= dllo
Dari grafik, nilai UTS tertinggi adalah Fe (152,03 MPa), Cu
(66,55 MPa), Al (44,17 MPa). Untuk kekuatan luluh Fe (120,68
MPa), Cu (58,49 MPa) , Al (23,48MPa). Menurut literatur, sifat
mekanik yang dimiliki oleh logam dengan lo = 50 mm ialah
sebagai berikut:
Logam
Yield
strength
(Mpa)
Ultimate
Tensile
Strength
(Mpa)
Ductility,
%EL (in
50mm)
Aluminiu
m23,48 44,17 10
Copper 58,49 66,55 32
Ferrum 120,68 152,03 34
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
20/34
Pada data dari literatur, dapat disimpulkan bahwa Fe
mempunyai UTS dan yield strength tertinggi. Dalam percobaan,
praktikan mendapatkan data Fe mempunyai UTS tertinggi (sesuai
dengan literatur) dan Fe mempunyai yield strength tertinggi( sesuai dengan literatur). Tetapi nilai UTS dan yield strength
ketiga sample tidak sesuai dengan nilai pada literatur. Hal tersebut
mungkin disebabkan oleh alloying pada sample.
Alloying pada Fe:
Material
Modulus
of
Elasticity
(GPa)
Yield
Strength
(MPa)
Tensile
Strength
(MPa)
Percent
Elongat
ion
Gray cast iron
White cast iron
Malleable iron
Ingot iron
(0.02%C)
Wrought iron
(0.1%C)
Steel 0.2%C cold-
rolled
Steel 0.4%C
annealed
105
140
170
205
185
200
200
-
-
230
165
205
415
240
124
-
-
-
-
440
520
1
-
14
45
30
15
15
(Sumber : (1) Callister, William D. 1996. Materials Science and Engineering AnIntroduction Fourth Edition page 777-786 (Properties of Selected Materials). The McGraw-Hill Companies : New York,NY (2) Davis,HE.Troxell,GE. The Testing of EngineeringMaterials 4th edition page 312-317 (properties of iron and steel). The McGraw-HillCompanies : New York,NY)
Alloying pada Cu:
Material Modulus
of
Elasticity
Yield
Strength
(MPa)
Tensile
Strength
(MPa)
Percent
Elongat
ion
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
21/34
(GPa)
Copper (pure) 110 - - -
Copper alloy
11000115 69-365 221-455 4-55
Copper alloy
17200125-130 172-1344 469-1462 1-60
Copper alloy
3600097 124-310 338-469 18-53
Copper alloy
71500 150 124-485 372-517 15-45
Copper alloy
93200100 124 241 20
(Sumber : Callister, William D. 1996. Materials Science and Engineering An IntroductionFourth Edition page 777-786 (Properties of Selected Materials). The McGraw-HillCompanies : New York,NY)
Alloying pada Al:
Material
Modulus
of
Elasticity
(GPa)
Yield
Strength
(MPa)
Tensile
Strength
(MPa)
Percent
Elongat
ion
Aluminium 1100 70 35 90 35
Aluminium alloy
2024
73 75 185 20
Aluminium alloy
2014
Aluminium alloy
5052
Alluminium alloy
5456
Aluminium alloy
73 95 185 18
69
-
-
90
160
105
195
310
230
30
24
17
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
22/34
7075
(Sumber : Davis,HE. Troxell,GE. The Testing of Engineering Materials 4th edition page
320-321 (mechanical properties of heavy nonferrous alloys). The McGraw-Hill Companies: New York,NY)
Pada tabel, nilai mekanis yang mendekati sample Fe adalah
ingot iron 0.02% C, untuk sample Cu adalah copper alloy
11000, dan untuk sample Al adalah aluminium alloy 1100.
Pada grafik vs. , nilai modulus elastisitas (E) bisa didapat.
Dengan rumus:
E= =tan
Sehingga didapat E pada Fe = 53,548 Mpa, Cu = 37,482 MPa,
Al = 17,999 MPa. Menurut literatur, modulus elastisitas ketiga
sample tersebut:
Logam Modulus Elastisitas (Mpa)Aluminium 69.000
Copper 110.000Iron (steel) 207.000
Berdasarkan literatur, urutan dari modulus elastisitas yang
tertinggi adalah Fe, Cu, dan Al. Dan data yang didapat adalah Fe,
Cu, dan Al. Tetapi nilai yang didapat pun sangat jauh dari literatur.
Hal ini terjadi dikarenakan paduan yang tergantung pada material
sampel tersebut.
Modulus elastis paling besar Fe, Cu kemudian Al. ini menunjukkan
bahwa Fe merupakan specimen yang paling kaku diantara kedua
specimen lain. Modulus elastisitas ini dipengaruhi energi ikat antar
atom, sehingga modulus elastisitas pada spesimen ini tidak dapat
diubah kecuali dengan mengubah struktur butir dari ketiga
spesimen ini.
Perpatahan yang dialami ketiga sampel adalah perpatahan
ductile, hal tersebut disebabkan sampel ada yang mengalami
perpatahan serabut dan cup and cone. Fe dan Cu mempunyai
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
23/34
keuletan (% elongasi) yang tinggi.Ductilitypaling besar adalah Fe,
Cu, dan Al. Ini menunjukkan bahwa logam yang paling ulet adalah
Fe, diikuti oleh Cu dan kemudian Al, sesuai perhitungan % elongasi
Fe =34%, Al = 10% dan Cu = 32%. Hal ini sesuai dengan literaturyang menyebutkan bahwa material yang memiliki struktur FCC (Cu
& Al) mempunyai keuletan lebih rendah dari BCC (Fe).
Dengan nilai UTS yang cukup tinggi, maka keuletan logam
semakin tinggi karena mampu menahan deformasi yang lebih
besar hingga terjadi patah. Nilai titik putus material yang memiliki
keuletan yang lebih tinggi akan lebih besar karena mampu
menahan deformasi sebelum patah. Pada data percobaan,
keuletan tertinggi dimiliki oleh Fe, Cu, dan Al. Hasil ini sesuai
dengan literatur.
V.2.3. Analisa Grafik t vs t
Grafik true stress-strain mempunyai kesamaan dengan grafik
engineering stress-strain, yaitu saat nilai tegangan sebelum
melewati titik luluh. Grafik ini bisa diturunkan dari grafik vs. ,
dengan menggunakan rumus:
T= (1+ ) T=Ln (1+ )
Kurva engineering stress-strain tidak memberikan indikasi
sesungguhnya tentang karakteristik deformasi material, hal itu
disebabkan karena kurva tersebut seluruhnya didasarkan pada
ukuran asli benda uji, sedangkan ukuran ini akan terus-menerus
berubah selama pengujian berlangsung. Sedangkan kalau kurva
true stress-strain adalah beban aktual dibagi dengan luas
penampang melintang, dimana beban itu bekerja. Nilai maksimal
yang di dapat dari praktikum ini Fe 650,937 Mpa, Cu 335.377 Mpa ,
Al 199,148 MPa
Pada grafik t vs t dapat diperoleh perbedaan tegangan
maksimum yang diterima oleh sampel dengan tegangan
maksimum yang diterima sampel pada grafik vs (rekayasa).
Dari grafik hasil percobaan masih menunjukkan adanya penurunan
26
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
24/34
tegangan, seharusnya setelah melewati yield strength kurva akan
terus mengalami penambahan panjang dan penambahan tegangan
sampai terjadinya putus.
V.3. Analisa Hasil Perpatahan
Bentuk dan ciri perpatahan sesuai dengan literatur adalah:
a.Perpatahan ulet
Permukaan patahan ulet memberikan karakteristik
berserabut (fibrous)atau berserat, buram dan gelap (dull),
perpatahan ulet umumnya lebih tangguh dan memberikan
peringatan terlebih dahulu sebelum terjadinya
kerusakan( mengakami necking terlebih dahulu). Jika ulet
sempurna, akan berbentuk cup and cone.
b.Perpatahan Getas
Perpatahan getas ditandai dengan adamya permukaan
patahan yang berbutir (granular) dan terang. Ciri-ciri perpatahan
getas:
1. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada
material.
2. Retak/perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin
membelah atom-atom material (transgranular).
3. Material amorphous (seperti gelas) memiliki permukaan patahan
yang bercahaya dan mulus.
27
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
25/34
4. Perambatan patahannya (crack propagation) melewati butir
(transgranular)
Patahan sampel Fe:
Dari gambar patahan diatas dapat kita lihat bahwa
permukaan patahan buram, permukaan tidak rata. Pada gambar
pun terlihat adanya necking. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
patahan sampel Fe ini merupakan patahan ulet. Berati Fe memiliki
keuletan yang cukup baik.
Patahan sampel Cu :
Pada permukaan patahan terlihat adanya fibrous yang tidak
teratur, selain itu tidak rata. Necking tidak begitu terlihat dari
patahan ini. Selain itu patah yang terjadi tidak pas ditengan gauge
length, melainkan lebih dekat ke salah satu ujung. Hal ini mungkin
karena adalah initial crack atau cacat dari material itu pada daerah
terjadinya patahan. Patahan ini termasuk patahan yang kurang
ulet.
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
26/34
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
27/34
Kurva tegangan-regangan rekayasa didasarkan atas luas
penampang awal dan kurva tegangan-regangan sesungguhnya
didasarkan atas luas penampang aktual.
Patahan yang terjadi menampakan adanya fibrous dan tidak
memantulkan cahaya, menunjukan bahwa termasuk patahan ulet.
Sample yang digunakan pada praktikum ini adalah Fe jenis ingot
iron 0.02% C , Cu jenis copper alloy 11000, dan Al jenis
aluminium alloy 1100.
Tugas Tambahan
1. Jelaskan perbedaan atom karbon pada besi tuang dan baja
karbon
Karbon pada baja, didapatkan dari senyawa cementite (Fe3C).
Sementara cast iron mendapatkan kadar karbonnya dari fasa
graphite. Fasa graphite dari cast iron dapat berbentuk flakes,
spheroidal, dan mallaeble.
2. Jelaskan proses pembentukan besi tuang
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
28/34
Besi tuang konsumsi komersil memiliki kadar karbon sekitar 3
hingga 4,5 %. Proses pembentukan besi tuang pada dasarnya
diklasifikasikan atas produknya.
Pemanasan awal terhadap semua jenis besi tuang dilakukan hinggatemperatur 1150oC saat terbentuk fasa liquid seluruhnya.
Kemudian:
pendinginan cepat akan menghasilkan white cast iron, yang
mengandung Fe3C dan Pearlite
White cast iron yang dipanaskan kembali pada
temperatur 700oC selama kira-kira 1 jam, kemudian
didinginkan cepat akan menghasilkan pearlitic
malleable yang mengandung pearlite dan graphite
rosettes. Sementara dengan pendinginan lambat akan
dihasilkan ferritic malleable, yang mengandung ferrite
dan graphite rosettes.
pendinginan sedang akan menghasilkan pearlitic gray cast
iron, yang mengandung pearlite dan flake graphite
pendinginan lambat akan menghasilkan ferritic gray cast
iron, yang mengandung ferrite dan flake graphite.
Jika, pada fasa liquid, cast iron ditambahkan magnesium atau
cerium, dan didinginkan dengan kecepatan sedang, maka akan
dihasilkan pearlitic ductile cast iron yang mengandung pearlite
dan graphite nodular. Jika didinginkan lambat, akan menghasilkan
ferritic ductile cast iron yang mengandung ferrite dan graphite
nodule.
1. Mengapa dislokasi bergerak di arah bidang terpadat?
Jelaskan pula hukum hook
Dislokasi bergerak pada bidang dan arah terpadat dikarenakan pada
bidang dan arah terpadat, atom-atomnya memiliki jarak dekat,
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
29/34
sehingga distorsi yang terjadi lebih sedikit. Keadaan ini
memudahkan pergerakan dislokasi.
Hukum Hook:
Hukum Hook mendeskripsikan hubungan daerah elastis pada suatu
material.
2. Sebutkan masing-masing cacat, gambar, serta syaratnya
a. Cacat titik: atom hilang, atau berada pada tempat yang tidak
teratur
1. Vacancies: terjadi biasanya pada
temperatur tinggi
Interstitial Impurities: perbedaan ukuran atom antara interstisi
dan matriks minimal 15%.
Self Interstistitial: membutuhkan energi 3 kali lipat lebih besar
dari pada pembentukan vakansi.
Subtitusi: memiliki kesamaan struktur kristal, ukuran atom dan
keelektronegatifan.
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
30/34
b. Cacat garis: Dislokasi
b.1. Dislokasi sisi
b.2. Dislokasi ulir
c. Cacat bidang
c.1. Grain boundary
c.2. Twinning
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
31/34
c.3. Stacking Fault
1. Jelaskan tentang upper dan lower yield point
Gejala luluh (yielding) umumnya hanya ditunjukkan oleh logam-
logam ulet dengan struktur kristal Body Center Cubic (BCC) dan
Face Center Cubic (FCC) yang membentuk struktur interstitial solid
solution dari atom-atom karbon, boron, hidrogen dan oksigen.Interaksi antar dislokasi dan atom-atom tersebut menyebabkan baja
ulet seperti mild steel menunjukan dua nilai tegangan luluh yang
muncul dari hasil percobaan tarik. Tegangan luluh paling tinggi
disebut upper yield point dan yang tegangan luluh yang paling
rendah disebut lower yield point, seperti ditunjukkan oleh gambar di
bawah ini:
Pada saat deformasi plastis akan dimulai atau saat terjadinya
pergerakan dislokasi secara permanen maka dibutuhkan energi
yang cukup besar bagi dislokasi untuk melewati atom-atom intersisi
tersebut sehingga tegangan luruh yang dihasilkan cukup besar dan
mengakibatkan munculnya fenomena upper yield point. Namun
setelah penghalang tersebut berhasil dilewati maka energi yang
dibutuhkan oleh pergerakan dislokasi relatif rendah sehingga
tegangan luruh yang dihasilkan cukup rendah dan mengakibatkan
munculnya fenomena lower yield point
2. Jelaskan tentang luders band
24
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
32/34
Luders band adalah pita konsentrasi tegangan yang terjadi pada
fenomena upper dan lower yield point. Pita ini merepresentasikan
arah terjadinya tegangan yang terdapat dalam material ketika
kondisi yielding. Ketika area panjang ukur telah tertutup merataoleh pita ini, maka material akan mencapai UTSnya dan
mengindikasikan berakhirnya masa peluluhan.
3. Jelaskan bentuk sampel uji tarik MMC
MMC difabrikasi dengan menggunakan bermacam larutan dan
menggunakan berbagai teknik, sehingga specimen lebih cocok
berbentuk round.
4. Jelaskan klasifikasi baja karbon
a. Plain Carbon Steel: mengandung hanya karbon dan sedikitmangan
b. Low Carbon Steel: mengandung kurang dari 0.25% karbon
c. Medium Carbon Steel: mengandung 0.25 hingga 0.6% karbon
d. High Carbon Steel: mengandung 0.6 hingga 1.4% karbon.
5. Jelaskan tentang vacuum degassing
Vacuum degassing digunakan pada industri terutama pembuatanbaja dengan beberapa tujuan, seperti menghilangkan hydrogen,
meningkatkan kebersihan hingga skala mikro, mengurangi kadar
karbon pada low carbon steel. Cara kerja vacuum degassing dengan
menurunkan tekanan dalam vessel sehingga impurities dan gas bisa
dihilangkan.
6. Mana yang lebih tangguh antara intergranular dantransgranular fracture
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
33/34
Perpatahan Transgranular adalah jenis perpatahan yang memotong
butir. Perpatahan ini ditemukan pada material yang ulet (ductile),
karena dislokasi tidak sempat mencapai batas butir akibat beban
yang diberikan (biasanya dalam uji impak). Sementara, perpatahanintergranular terjadi pada batas butir. Perpatahan ini banyak terjadi
pada material getas. Pada material yang getas ukuran butirnya
sangat halus sehingga hanya butuh sedikit energi untuk membuat
dislokasi menumpuk di batas butir, yang akan memicu crack yang
merambat dibatas butir tersebut.
7. Jelaskan kurva stress-strain pada single crystal
Kurva terbagi menjadi 3 bagian :
1. Easy glide
Keadaan ini terjadi low hardening rate. Dimana material mudah berdeformasi
karena pengerasan yang terjadi masih sedikit.
2. Dynamic recovery
Terjadi mekanisme strain hardening disebabkan adanya tempat dislokasi untuk
bergerak, maka dislokasi yang terjadi semakin banyak, dan terjadi peningkatankerapatan dislokasi.
3. Dislocation pinning
Karena single crystal tidak memiliki batas butir maka terbentuk
jaringan dislokasi.
1. Mengapa terjadi necking
Necking terjadi pada material ductile. Necking terjadi setelah UTS
terlewati dan sebelum perpatahan terjadi. Setelah UTS terlewati
25
-
8/8/2019 5. Laporan Akhir (Tensile) Brian
34/34
material tidak mampu menerima beban lebih lagi, sehingga terjadi
deformasi plastis pada material. Deformasi plastis terjadi dalam
bentuk penambahan panjang sampel dan pengecilan diamemter
sampel. Reduksi dari cross area ini yang akan mengarah padafenomena necking. Saat deformasi plastis terjadi, retakan-retakan
dalam sampel, bergabung dan berkembang menyebabkan
fenomena necking sebelum perpatahan terjadi.