LAPORAN PREKTIKUM MATERIAL TEKNIK Disusun Oleh : Vincent Kristian Putra Pratama (1422000114) Dosen Pembimbing : Mastuki, S.Si., M.Si PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA 2021 1 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK LEMBAR PENGESAHAN Laporan Praktikum Material Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, telah diteliti dan dinilai dosen pemnbimbing. Praktikum ini telah dilaksanakan di Laboratorium Material Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya dan hasilnya telah memenuhi syarat sebagai laporan akhir Praktikum Material Teknik pada semester ganjil tahun akademik 2021/2022, yang telah digunakan sebagai syarat kelulusan mata kuliah Praktikum Material Teknik. Mengetahui Kepala Laboratorium Menyetujui Dosen Pembimbing (Ir. Ismail, MSc.) (Mastuki, S.Si., M.Si) 2 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK KATA PENGANTAR Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa. Atas rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan kegiatan yang berjudul "Praktikum Material Teknik" dengan tepat waktu. Saya menyadari bahwa didalam pembuatan laporan ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak lain untuk itu dalam kesempatan ini saya menghaturkan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu dalam pembuatan laporan ini khususnya dosen pembimbing Bapak Mastuki, S.Si., M.Si Penulis menyadari bahwa laporan kegiatan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karenanya, diharapkan saran dan kritik yang membangun agar penulis menjadi lebih baik lagi di masa mendatang. Semoga laporan kegiatan ini menambah wawasan dan memberi manfaat bagi pembaca. Surbaya 23 Desember 2021 Vincent Kristin Putra P. (1422000114) 3 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK DAFTAR ISI COVER…………………………………………………………………………………………..1 LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………………………………….2 KATA PENGANTAR…………………………………………………………………………………….3 DAFTAR ISI………………………………………………………………………………………………4 BAB I PENGUJIAN TARIK 1.1. Tujuan Praktikum…………………………………………………………………….…5 1.2. Dasar Teori…………………………………………………………………………...…5 1.3. Langkah-Langkah Percobaan…………………………………………………………..10 1.4. Data Hasil Pengujian…………………………………………………………………...10 1.5. Menjawab Soal Sesudah Praktikum……………………………………………………11 1.6. Analisa Data……………………………………………………………………………18 1.7. Kesimpulan……………………………………………………………………………..19 BAB II PENGUJIAN KEKERASAN 2.1 Tujuan Praktikum……………………………………………………………………. 2.2 Dasar Teori…………………………………………………………………………... 2.3 Langkah-langkah Percobaan…………………………………………………………. 2.4 Data Hasil Pengujian…………………………………………………………………. 2.5 Menjawab Soal Sesudah Praktikum………………………………………………….. 2.6 Analisa Data………………………………………………………………………….. 2.7 Kesimpulan………………………………………………………………………….... BAB III PENGUJIAN IMPACT 3.1 Tujuan Praktikum……………………………………………………………………… 3.2 Dasar Teori…………………………………………………………………………….. 3.3 Langkah-langkah Percobaan…………………………………………………………… 3.4 Data Hasil Pengujian…………………………………………………………………… 3.5 Menjawab Soal Sesudah Praktikum……………………………………………………. 3.6 Analisa Data……………………………………………………………………………. 3.7 Kesimpulan…………………………………………………………………………….. DAFTAR PUSTAKA 33 4 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK BAB I PENGUJIAN TARIK 1.1 Tujuan Praktikum Berikut adalah tujuan dari pengujian tarik : 1. Untuk menetukan pertahanan atau perlawanan dari logam terhadap pemutusan hubungan akibat tarikan. 1.2 Dasar Teori Informasi tentang beberapa sifat mekanik dari material akan diperoleh dari pengujian tarik antara lain: 1. Kekuatan (Strength) 2. Keuletan (Ductility) 3. Modulus Elastisitas Dalam pengujian tarik ini akan dapat pula diamati beberapa fenomena yang terjadi antaralain: 1. Elastisitas 2. Luluh 3. Plastisitas 4. Bidang patah Gambar 1.1 Mesin Uji Tarik 5 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu [Askeland, 1985]. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Data yang diperoleh dari mesin tarik biasanya dinyatakan dengan grafik beban – pertambahan panjang (grafik P - L). Grafik ini masih belum banyak gunanya karena hanya menggambarkan kemampuan batang uji (bukan kemampuan bahan) untuk menerima beban gaya. Untuk dapat digunakan menggambarkan sifat bahan secara umum, maka grafik P - L harus dijadikan grafik lain yaitu suatu diagram Tegangan – Regangan (Stress – stram diagram), disebut juga suatu diagram - , kadang-kadang juga disebut Diagram Tarik. Pada saat batang uji menerima beban sebesar P kg maka batang uji (yaitu panjang uji) akan bertambah sebesar L mm. P Keterangan : Besarnya Tegangan (Kg/mm2) P = Beban yang diberikan (Kg) Ao = Luas penampang awal benda uji (mm2) L/Lo = (L - Lo)/Lo Keterangan : Besar tengangan L = Pajang benda uji setelah pengujian Lo = Panjang bend uji saat menerima beban 6 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Sifat Mekanik Material 1. Kekuatan (Strength) Secara definisi, kekuatan didefinisikan kemampuan menerima suatu beban hingga benda mengalami patah (fraktur). Secara Matematis, tegangan diformulasikan dengan rumus sebagai berikut. F/Ao (Tegangan Tarik) Geser) F/Ao (Tegangan kedua rumus seolah- olah sama antara tegangan tarik dan tegangan geser, namun dari notasi tegangan saja sudah berbeda. Gaya yang digunakan untuk tegangan normal merupakan gaya yang sifatnya tegak lurus terhadap bidang kerja seperti tegangan tarik maupun tegangan tekan sedangkan untuk tegangan geser gaya yang digunakan adalah gaya yang arahnya sejajar bidang kerja. UTS = u = Pmax/Ao UTS/kekuatan tarik ini sering dianggap sebagai data terpenting yang diperoleh dari hasil pengujian tarik, karena biasanya perhitungan – perhitungan kekuatan dihitung atas dasar kekuatan tarik ini (sekarang ada kecenderungan untuk mendasarkan perhitungan kekuatan pada dasar yang lebih rasional yaitu yield point/yield strength). Pada baja, kekuatan tarik akan naik seiring dengan naiknya kadar karbon dan paduannya. 2. Keuletan (Ductility) Keuletan (ductility) menggambarkan kemampuan untuk berdeformasi secara plastik tanpa menjadi patah. Dapat diukur dengan besarnya regangan plastik yang terjadi setelah batang uji putus. Keuletan biasanya dinyatakan dengan persentase perpanjangan (persentage elongation) : = (Li – Lo)/Lo = L/Lo Keterangan : Li : panjang gage length sesudah putus Bila keuletan dinyatakan dengan persentase perpanjangan maka panjang gaugelength mula – mula juga harus disebutkan, jadi misalnya dituliskan “persentase perpanjangan 25 % pada gauge length 50 mm”. Secara grafik persentase perpanjangan dapat diukur pada diagram - , yaitu dengan menarik garis dari titik Patah sejajar dengan garis elastik hingga memotong absis panjang 7 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK DC adalah regangan elastik, panjang OD adalah regangan plastik. Keuletan juga dapat dinyatakan dengan persentase pengurangan. Pada baja, dan juga pada logam – logam lain, keuletan banyak ditentukan oleh strukturmikro, jadi juga ditentukan oleh komposisi kimia dari paduan, laku panas dan tingkat deformasi dingin yang dialami. Pada baja, kenaikan kadar karbon akan menaikkan kekuatandan kekerasan tetapi akan menurunkan keuletan. Demikian pula dengan tingkat deformasi dingin, makin tinggi tingkat deformasi dingin yang dialami makin tinggi kekuatan dan kekerasan tetapi keuletan akan makin rendah. Keuletan merupakan salah satu sifat mekanik yang amat penting. 3. Ketagguhan (Toughness) Ketangguhan merupakan kekuatan material yang juga didapat dari kurva hubungan tegangan-regangan. Definisi ketangguhan sendiri adalah kemampuan benda untuk menyerap energi hingga benda mengalami fraktur. Melalui kurva stress-strain, ketangguhan dapat diidentifikasi dari luasan dibawah kurva. - untuk bahan yang ulet (ductile) UT = u . t atau UT = t . (u + y)/2 - untuk bahan yang getas (brittle) UT = 2/3 u . t Dimana : UT = modulus ketangguhan (toughness index number) u = ultimate tensile strength y = yield point/strength t = regangan total pada saat putus Dari uraian tentang sifat mekanik dapat dianalisis bahwa ketangguhan ditentukan oleh kekuatan dan keuletan, dimana kedua sifat ini biasanya berjalan bertentangan, artinya bila kekuatan naik maka keuletan menurun. Ini dapat dilihat dengan membandingkan baja karbon rendah (yang kekuatannya rendah tetapi keuletannya tinggi), baja karbon menengah (dengan kekuatan yang lebih tinggi 8 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK tetapi keuletannya lebih rendah)dan baja karbon tinggi (yang kekuatannya sangat tinggi tetapi juga sangat getas). Diagram Tegangan – Regangan sebenarnya Diagram tegangan – regangan seperti yang dibicarakan didepan disebut diagram tegangan – regangan normal karena perhitungan tegangan dan regangan tersebut berdasarkan panjang uji dan luas penampang mula – mula (nominal), pada hal setiap saat selalu terjadi perubahan sebagai akibat penarikan yang sedang berlangsung. Dengan demikian seharusnya tegangan dan regangan dihitung berdasarkan luas penampang dan batang uji pada sesaat itu (bukan yang mula – mula). Dari hal ini terlihat bahwa sebenarnya diagram tegangan – regangan normal (kadang –kadang disebut juga diagram tegangan – regangan konvensional) kurang akurat, namun demikian untuk keperluan teknik (engineering) pada umumnya dianggap sudah memadai, karena dinamakan juga diagram tegangan – regangan teknik (engineering) - regangan sebenarnya (true stress – true strain diagram). Tegangan normal : = P/Ao Regangan normal : Tegangan sebenarnya : 1 = P/A Regangan sebenarnya : = (L – Lo)/Lo 1 = (L1 – Lo)/Lo + (L2 – L1)/L1 + (L3 – L2)/L2 = L/Lo 1 = LoL dL/L = LoL ln L = ln (L/Lo) Hubungan antara tegangan normal dengan tegangan sebenarnya : 1 = (1 + ) Hubungan antara regangan normal dengan regangan sebenarnya : 1 = b (1+ ) Hubungan diatas akan berlaku jika terjadinya necking, di luar itu maka tegangan dan regangan sebenarnya harus dihitung berdasarkan pengukuran nyata pada batang uji, beban dan luas penampang setiap saat. 9 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 1.3 Langkah- Langkah Pengujian Bahan atau perlengkapan yang diperlukan pengujian uji tarik 1. Mesin uji tarik 2. Micrometer Jangka Sorong 3. Jangka sorong 4. Spesimen uji tarik Berikut adalah langkah sebelum dan sesudah percobaan : A. Sebelum Pengujian 1. Specimen dibentuk menurut standar. 2. Catat merk, tipe, nomor seri, tahun pembuatan, kemampuan mesin dan lain-lain. 3. Sket mesin secara keseluruhan dan bagian-bagian utamanya. 4. Siapkan dan pasang kertas grafik dan pulpen pada mesin. 5. Ukur dan catat dimensi-dimensi dari specimen sesuai dengan gambar standarspecimen pengujian. 6. Perkiraan beban tertinggi yang diberikan sebagai tahanan atau reaksiterhadap beban luar (untuk hal ini akan ditentukan oleh system). 7. Siapkan mesin tarik yang akan digunakan. 8. Catat skala mesin pada mesin tarik. 9. Pasang specimen pada crosshead. B. Saat Pengujian 1. Jalankan mesin tarik, dan catat besarnya beban yield, ultimate, dan patahyang terjadi. 2. Setelah percobaan, ukur dan catat diameter pada bagian yang putus dan ukurpula panjang specimen setelah patah 1.4 Data Hasil Pengujian. 1. Sebelum dilakukan uji penarikan 2. Sesudah dilakukan uji penarikan 10 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 1.5 Menjawab Pertanyaan setelah praktikum 1) Dari data hasil pengujian buatlah diagram P - L dan t - t ? Jawab : 2) Dari data hasil pengukian tentukan besar - Tegangan proporsional (p) Tegangan yield (y) Tegangan ultimate (u) Tegangan patah (patah) Regangan proporsional (p) Regangan yield (y) Reganagan ultimate (u) Regangan patah (patah) 11 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Jawab : - Baja karbon rendah �� 92 �� 83 p = �� = 60,79 = 1,51 Kg/mm2 y = �� = 60,79 = 1,36 Kg/mm2 u = ���� �� 106 = 60,79 = 1,74 Kg/mm2 �����ℎ patah = = �� �� 2796,8 60,79 = 46 Kg/mm2 17 p = �� x 100% = 100 x 100% = 0,17 % �� 83 �� 17 y = �� x 100% = 100 x 100% = 0,83 % u = �� x 100% = 100 x 100% = 0,17 % patah = �����ℎ �� - Aluminum 17 x 100% = 100 x 100% = 0,17 % �� 126 �� 128 ���� = 70,8 = 1,95 Kg/mm2 p = �� = 70,8 = 1,77 Kg/mm2 y = �� = 70,8 = 1,8 Kg/mm2 u = �� 138 �����ℎ patah = �� �� = 1908 70,8 = 26,94 Kg/mm2 7 p = �� x 100% = 100 x 100% = 0,07 % �� 93 y = �� x 100% = 100 x 100% = 0,93 % u = ���� �� patah = - Baja �� 7 x 100% = 100 x 100% = 0,07 % �����ℎ �� 121 7 x 100% = 100 x 100% = 0,07 % p = �� = 69,4 = 1,74 Kg/mm2 12 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK �� 120 ���� = 69,4 = 1,83 Kg/mm2 y = �� = 69,4 = 1,73 Kg/mm2 u = �� patah = �� 127 �����ℎ = �� 3678,4 69,4 = 53 Kg/mm2 7 p = �� x 100% = 97 x 100% = 0,07 % �� 93 �� 7 y = �� x 100% = 97 x 100% = 0,95 % u = �� x 100% = 97 x 100% = 0,07 % patah = �����ℎ �� 7 x 100% = 97 x 100% = 0,07 % 3) Dari data hasil pengujian tentukan besar: - Kekuatan tarik (UTS) - Kekuatan luluh - Kekuatan putus - Perpanjangan - Reduksi penampang Jawab - Baja karbon rendah Kekuatan Tarik (UTS) Kekuatan Luluh Kukuatan Putus Perpanjangan Reduksi Penampang - Aluminium Kekuatan Tarik (UTS) Kekuatan Luluh Kukuatan Putus Perpanjangan = �� = 2,04 Kg/mm2 = �� = 2,50 Kg/mm2 = �� �� − �� �� = 2,04 117 − 100 100 = 0,34 Kg/mm2 = �ƒ − �� = 117 − 100 = 17�� = �� − �i = 60,79 − 17,12 = 10,33��2 = �� = 2,08 Kg/mm2 = �� =3,48 Kg/mm2 = �� �� − �� �� = 2,08 107 − 100 100 = 0,14 Kg/mm2 = �ƒ − �� = 107 − 100 = 7�� 13 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Reduksi Penampang = �� − �i = 70,8 - 75,8 = 5 ��2 - Baja Kekuatan Tarik (UTS) Kekuatan Luluh = �� = 2,01 Kg/mm2 = �� =3,44 Kg/mm2 Kukuatan Putus = �� Perpanjangan �� − �� �� = 2,01 104 − 97 97 = 0,14 Kg/mm2 = �ƒ − �� = 104 − 97 = 7�� Reduksi Penampang = �� − �i = 69,4 − 74,21 = 4,81��2 4) Hitung berapa besar tegangan sebenarnya dan regangan sebenarnya ? Jawab : - Baja karbon rendah Ap = ��.�� �� �� = 60,79 x 100 92 117 = 51,95 mm2 p = �� = 60,79 = 1,51 Kg/mm2 �� 17 p = �� x 100% = 100 x 100% = 0,17 % Ay = ��.�� �� �� = 60,79 x 100 83 183 = 33,21 mm2 y = �� = 60,79 = 1,36 Kg/mm2 �� 83 y = �� x 100% = 100 x 100% = 0,83 % ��.�� Au = ���� = u = ���� �� �� 60,79 x 100 117 =51,95 mm2 106 = 60,79 = 1,74 Kg/mm2 17 u = �� x 100% = 100 x 100% = 0,17 % Apatah = ��.�� �� = 60,79 x 100 117 =51,95 mm2 14 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK patah = �����ℎ patah = �����ℎ �� �� 60,79 70,8 x 100 ��.�� = �� 126 �� 2796,8 = 46 Kg/mm2 17 x 100% = 100 x 100% = 0,17 % - Aluminium Ap = = 107 = 66,16 mm2 p = �� = 66,12 = 1,90 Kg/mm2 �� 7 p = �� x 100% = 100 x 100% = 0,07 % Ay = 70,8 x 100 ��.�� = �� 128 �� 193 = 36,68 mm2 y = �� = 36,68 = 3,48 Kg/mm2 �� 93 y = �� x 100% = 100 x 100% = 0,93 % ��.�� Au = ���� = u = ���� u = ���� Ay = �� �� 107 =51,95 mm2 138 = 66,16 = 2,08 Kg/mm2 7 x 100% = 100 x 100% = 0,07 % ��.�� �� 70,8 x 100 = 670,8 x 100 patah = �����ℎ patah = �����ℎ �� �� 107 = 1908 70,8 = 66,16 mm2 = 26,94 Kg/mm2 7 x 100% = 100 x 100% = 0,07 % 15 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK - Baja Ap = ��.�� = �� 121 �� 69,4 � 97 107 = 62,91 mm2 p = �� = 69,4 = 1,74 Kg/mm2 �� 7 p = �� x 100% = 97 x 100% = 0,07 % Ap = ��.�� = �� 120 �� 69,4 � 97 193 = 34,88 mm2 y = �� = 34,88 = 3,44 Kg/mm2 �� 93 y = �� x 100% = 97 x 100% = 0,95 % Ap = ��.�� = u = ���� = 62,91 = 58,47 Kg/mm2 �� �� �� 69,4 � 97 107 = 62,91 mm2 127 7 u = �� x 100% = 97 x 100% = 0,07 % patah = �����ℎ patah = �����ℎ �� �� = 3678,4 69,4 = 53 Kg/mm2 7 x 100% = 97 x 100% = 0,07 % 5) Buatlah diagram tegangan regangan sebenarnya Jawab : 16 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 6) Bila hubungan antara tegangan sebenarnya dan regangan sebenarnya dapat dinyatakan dengan persamaan: = K . n Tentukanlah harga-harga K dan n? Jawab : - Baja karbon rendah K = 93,330 Psi, n = 0,156 K = 55,900 Psi, n = 0,211 K = 169,400 Psi, n = 0,118 - Aluminium - Baja 7) Gambarkan skematik variasi perpanjangan setempat dengan posisi di sepanjang panjang ukur benda uji tarik ? Jawab : 8) Tentukan energi yang diperlukan untuk mematahkan spesimen ? Jawab : - Baja karbon rendah 106 � F = � = 51,95 = 2,04 Kg/mm2 - Aluminium 138 � F = � = 66,16 = 2,08 Kg/mm2 - Baja � F=�= 127 62,91 = 2,01 Kg/mm2 9) Tentukan modulus resilin dan poison ratio ? Jawab : Modululs resilin - Baja karbon rendah Er = (��)˄2 2� = (1,36)˄2 2 � 8,88 = 0,1041 Kg/mm2 17 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK - Aluminium Er = (��)˄2 Er = (��)˄2 - Baja 2� 2� (1,8)˄2 = 2 � 25,2 = 0,0642 Kg/mm2 = (1,73)˄2 2 � 24,7 = 0,0605 Kg/mm2 Poison ration - Baja karbon rendah V= 1 - Aluminium V= V= - Baja 1 1 0,352 = 20,17 = 2,07 = 0,305 = 4,35 = 0,361 = 5,15 0,07 0,07 10) Gambarkan betuk batang uji tarik menurut ASTM Jawab : 11)Sebutkan sumber-sumber kesalahan pada pengujian ini dan pengaruhnya terhadap hasil pengujian. Apakah dari pengujian yang dilakukan anda dapat langsung menghitung modulus elastisitas dari bahan tersebut? Jawab : Kesalahan dalam pengukuran spesimen sehingga hasil kurang tepat dan jarak penjepitan specimen dan cara yang kurang pas sehingga mengakibatkan spesimen miring dan jatuh. 1.6 Analisa Data Analisa data dilakukan dengan beberapa tahapan. Pertama, mengonversi grafik pembebanan-pertambahan panjang menjadi grafik tegangan-regangan teknik. Dan kedua, grafik tegangan-regangan teknik harus kembali dikonversi menjadi grafik tegangan- regangan sebenarnya. Kedua proses konversi tersebut melibatkan banyak rumus perhitungan. 18 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 1.7 Kesimpulan 1. Jika dua bahan memiliki tegangan serupa maka beban yang diperlukan utuk menarik tergantung luas penampangnya. 2. Kekuatan tarik akan menigkat seiring dengan meningkatnya kadar karbon. 3. Kekuatan dapat ditunjukan dengan modulus elastisitas dimana semakin besar harga E spesimen maka semakin kaku. 4. Semakin besar regangan maka semakin besar juga keuletan. Begitu juga sebaliknya. 5. Selisih panjang sebelum diberi beban dengan anjang sesudah diberi beban patah maka akan menunjukkan keuletan spesimen. 19 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK BAB II PENGUJIAN KEKERASAN 2.1 Tujuan Pengujian Untuk mengetahui kemampuan bahan terhadap adanya deformasi plastis 2.2 Dasar Teori Beberapa divisi yang dipakai untuk menyatakan kekerasan bahan antara lain : 1. Ketahanan goresan terhadap goresan misalnya ara Mohs. 2. Ketahanan terhadap deformasi plastis, misalnya cara penekanan Brinell, Rokwell,Meyer, Vickers, dan Mikrohardness. Energi yang diserap pada pembebanan dinamik, misalnya cara scleroope. Pengujian kekerasan dapat dibedakan pada jenis beban penetrasinnya sebagai berikut : Penetrasi beban statis : 1. Metode Rockwell B 2. Metode Rockwell C 3. Metode Brinell Penetrasi beban dinamis : 1. Shore Scleroscope Gambar 2.1 Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical 20 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan deformasi plastis.Uji kekerasan adalah pengujian yang paling efektif untuk menguji kekerasan dari suatu material, karena dengan pengujian ini kita dapat dengan mudah mengetahui gambaaran sifat mekanis suatu material. 1. Pengujian Kekerasan Rockwell Pada pengujian Brinell harus dilakukan pengukuran diameter tapak tekan secara manual, sehingga ini memberi peluang untuk terjadinya kesalahan pengukuran, disamping juga akan memakan waktu. Pada cara Rrockwell pengukuran langsung dilakukan oleh mesin, dan mesin langsung menunjukkan angka kekerasan dari bahan yang diuji. Cara ini lebih cepat dan akurat. Pada cara Rockwell yang normal, mula – mula permukaan logam yang diuji ditekan oleh indentor dengan gaya tekan 10 kg, beban awal (minor load Po), sehingga ujung indentor menembus permukaan sedalam h. Setelah itu penekanan diteruskan dengan memberikan beban utama selama beberapa saat, kemudian beban utama dilepas, hanya tinggal beban awal, pada saat ini kedalaman penetrasi ujung indentor adalah h1. Keterangan : 0 - 0 Posisi sebelum indentasi 1 - 1 Penetrasi pada saat beban awal P’ 2 - 2 Penetrasi pada saat beban penuh (P’ + P) 3 - 3 Penetrasi setelah beban utama dilepas (P’) Kekerasan diperhitungkan berdasarkan perdaan kedalaman penetrasi ini. 21 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Karena yang diukur adalah kedalaman penetrasi, maka pengukuran dapat dilakukan dengan menggunakan dial indicator, dengan sedikit modifikasi yaitu piringan penunjuknya menunjukkan skala kekerasan Rockwell. 2. Pengujian Kekerasan Brinell Pengujian Brinell merupakan jenis hardness test dengan cara menusuk atau menekan spesimen menggunakan indenter berbentuk bola yang terbuat dari baja yang sudah dikeraskan atau karbida tungsten. Indenter bola baja digunakan untuk material yang memiliki kekerasan Brinell hingga 450 BHN. ���� ����� BHN = ���� ����� ����� BHN = Ket : � ��/2 (� − (�˄2 − �˄2)) P = Gaya tekan (Kg) D = Diameter bola indentor (mm) d = Luas tapak tekan (mm) Degan indentor yang berbentuk bola, maka jejak indentasi ang terbentuk pada permukan benda uji akan berbentuk tembereng. Biasanya pada pengujian kekerasan Brinell yang standart digunakan bola baja yang dikeraskan berdiameter 10 mm, gaya tekan 3000 kg (untuk pengujian kekerasan baja), atau 1000 atau 500 kg (untuk logam non ferrous, yang lebih lunak), dengan lama penekanan 10 – 15 detik. Tetapi mengingat kekerasan bahan yang diuji dan juga tebal bahan (supaya tidak terjadi indentasi yang terlalu dalam atau terlalu dangkal), boleh digunakan gaya tekan dan indentor dengan diameter yang berbeda asalkan selalu dipenuhi persyaratan P/D2 = konstan. Dengan memenuhi persyaratan tersebut maka hasil pengukuran tidak akan berbeda banyak bila diuji dengan gaya tekan/diameter bola indentor yang berbeda. Harga konstanta ini untuk baja adalah 30, untuk tembaga/paduan tembaga 10 dan untuk aluminium/paduan aluminium 5. 2.3 Langkah - Lagkah Pengujian Untuk pengujian kekerasan tersebut, alat yang digunakan sama, kecuali mesin dan jenisindentor yang digunakan : 1. Mesin percobaan kekerasan Brinell, Rockwell, Shore Scleroscope. 2. Indikator. Untuk pengujian Brinell Untuk pengujian Rockwell B : Brinell Ball : Rockwell Ball 22 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Untuk pengujian Rockwell A, C : Diamond Cone 3. Mikroskop pengukur ( measuring microscope ) 4. Stop Watch 5. Amplas 6. Benda kerja ( spesimen ) 1.2.1 Percobaan Brinell Sebelum Percobaan 1. Permukaan benda uji (spesimen) dibersihkan sehingga permukaan tersebut rata dan sejajar terhadap permukanan meja uji. 2. Catat type, merk,nomor seri, tahun pembuatan dan kemampuan secara keseluruhan. 3. Gambar mesin secara keseluruhan dan catat bagian-bagian utama dari mesin. 4. Catat bagaimana pemakaian mesin, misalnya bagaimana cara meletakkan benda uji, menyetel benda uji ditempat yang tepat, memberikan beban tekan yang akan digunakan, mengukur diameter kedalaman, dan menggunakan mesin. 5. Gambar skematis mesin Brinell. 6. Buatlah tabel atau kolom-kolom untuk pengujian Brinell. 7. Pasanglah benda uji pada landasan mesin Brinell. Saat Percobaan 1. Putarlah hand well hingga benda uji menyentuh indentor. 2. Pompalah tuas untuk menaikkan beban yang akan diberikan pada benda uji. 3. Setelah sampai pada beban yang telah ditentukan tahan sekitar 10 detik, kemudian beban dilepaskan dengan membuka katup beban. 4. Lakukan 3 – 5 kali percobaan dengan bahan yang sama, sehingga kedalaman indentasi rata-rata dapat ditetapkan. 5. Lihat diameter hasil indentasi pada benda uji tadi, baik secara vertikal atau horisontal dengan menggunakan mikroscope (dalam satuan mm). 6. Hasilnya masukkan kedalam tabel yang telah dibuat. 7. Hasil yang didapatkan tadi dicari nilai rata-ratanya. 23 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 1.2.2 Percobaan Rockwell Sebelum Percobaan 1. Permukaan benda uji (spesimen) dibersihkan sehingga permukaan tersebut rata dan sejajar terhadap permukanan meja uji. 2. Catat type, merk,nomor seri, tahun pembuatan dan kemampuan secara keseluruhan. 3. Gambar mesin secara keseluruhan dan catat bagian-bagian utama dari mesin. 4. Catat bagaimana pemakaian mesin, misalnya bagaimana cara meletakkan benda uji, menyetel benda uji ditempat yang tepat, memberikan beban tekan yang akan digunakan, mengukur diameter kedalaman, dan menggunakan mesin. 5. Gambar skematis mesin Rocwell. 6. Buatlah tabel atau kolom-kolom untuk pengujian Rockwell. 7. Siapkan bahan-bahan pengujian Rocwell. - Rocwell A (Cone) : untuk bahan-bahan non ferous. - Rocwell B (Ball) : untuk bahan-bahan ferous. - Rocwell C (Ball) : untuk bahan-bahan ferous. 8. Letakkan landasan mesin pengujian Rocwell. Saat Percobaan 1. Perhatikan beban yang diberikan pada mesin pengujian Rocwell sesuaikan dengan indentor yang dipakai (lihat tabel pada mesin). 2. Naikkan landasan mesin hingga benda uji menyentuh indentor (ball atau cone), kemudian naikkan beban hingga mencapai beban minor atau jarum hitam kecil sampai pada titik merah pada dial indikator. 3. Pada mesin uji Rocwell ada dua dial, yaitu berwarna hitam dan merah, yang hitam untuk pengujian yang menggunakan indentor ball, sedangkan yang berwarna merah menggunakan indentor conne (intan). 4. Tentukan tuas beban dari posisi nol keposisi satu, sambil dibaca dial Indikatornya. 5. Apabila sudah berhenti jarum pembacanya, catat hasil pada tabel yang sudah anda persiapkan. 6. Lakukan pengujian ini berulang-ulang, minimal sebanyak tiga kali hingga mendapatkan nilai rata-rata. 2.4 Data Hasil Pengujian 24 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Data hasil pengujian kekerasan rockwell NO 1 NO 2 NO 1 BENDA UJI KONDISI INDENTASI INDENTASI HRA ST 41 P = 60 Kg T = 5 Detik Diamond cone 50 52,5 55 54,5 56,5 BENDA UJI KONDISI INDENTASI INDENTASI HRA Aluminium P = 100 Kg T = 5 Detik Diamond cone 62,5 62,5 65 65,5 65,5 BENDA UJI KONDISI INDENTASI INDENTASI HRA ST 37 P = 150 Kg T = 5 Detik Diamond cone 51 50,5 54,5 52 51 HRA RATA2 KETERANGAN 55,7 HRA RATA2 KETERANGAN 64,2 HRA RATA2 KETERANGAN 51,7 Data hasil praktikum pengujian Brinnel NO BEBAN UJI 1 2 3 4 5 ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 BEBAN INDENTASI INDENTASI PENGUJIAN (D) mm (d) mm (P) KG 3000 10 4 3000 10 4,5 3000 10 5 3000 10 5,2 3000 10 5 HBN HBN RATA2 228 178 142 131 142 164 164 164 164 164 2.5 Menjawab Soal Sesudah Praktikum 1. Apabila anda melakukan pengujian kekerasan suatu logam dan belum diketahui angka kekerasan bahan tersebut, pengujian kekerasan mana yang saudara pilih? Jelaskan alasan anda? Jawab : Saya memilih pengujian Rockwell, karena lebih cepat dan mudah untuk dimengerti bagi saya serta dikarenakan pengujian ini pngukurannya langsung 25 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK dilakukan oleh mesin dan mesin langsung menunjukkan angka kekerasan dari bahanuji, dengan begitu cara ini lebih cepat dan akurat. 2. Tentukan nilai kekerasan Brinell dan Rockwell dari hasil pengujian yang saudaraketahui? Jawab : pengujian kekerasan Rockwell NO 1 NO 2 NO 3 BENDA UJI KONDISI INDENTASI INDENTASI HRA ST 41 P = 60 Kg T = 5 Detik Diamond cone 50 52,5 55 54,5 56,5 BENDA UJI Aluminium KONDISI INDENTASI INDENTASI HRA Diamond cone 62,5 62,5 65 65,5 65,5 P = 100 Kg T = 5 Detik BENDA UJI KONDISI INDENTASI INDENTASI HRA ST 37 P = 150 Kg T = 5 Detik Diamond cone 51 50,5 54,5 52 51 HRA RATA2 55,7 HRA RATA2 64,2 HRA RATA2 51,7 Pengujian kekerasan Brinnel NO BEBAN UJI 1 2 3 4 5 ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 BEBAN INDENTASI INDENTASI PENGUJIAN (D) mm (d) mm (P) KG 3000 10 4 3000 10 4,5 3000 10 5 3000 10 5,2 3000 10 5 26 HBN HBN RATA2 228 178 142 131 142 164 164 164 164 164 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 3. Bandingkan keuntungan dan kerugian dari pengujian Brinell dan Rocwell? Jawab : Keuntungan Brinell: - Dengan bekas penekanan yang besar, kekerasan rata-rata ari bahanyang tidak homogeny dapat ditentukan. - Tidak menuntut kehalusan permukaan specimen. Kerugian Brinell: - Pengukuran dilakukan secara menual, sehingga kesalahan didalampengukuran relatif besar. - Benda kerja dalam beberapa keadaan tidak dapat digunakan karenabesarnya besar penekanan. Keuntungan Rockwell: - Pengukuran dilakukan dengan menggunakan skala, sehingga kesalahan pengukuran relatif kecil. Kerugian Rockwell: - Menuntut kehalusan permukaan speciment. 4. Apakah yang dimaksud dengan pengujian kekerasan meyer, pengujian kekerasanvickers dan pengujian kekerasan mikrohardness? Jawab : Pengujian kekerasan Meyer adalah sebuah pengukuran kekerasan yang menentukan indikator bolahanya saja angka kekerasannya tidak dihitung dengan luas permukaan tampak tekan, tetapi dihitung dengan luas proyeksi tampak tekan, Pengujian kekerasan Vickers adalah sebuah pengukuran kekerasan yang bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam, Pengujian kekerasan Mikrohardness adalah suatu penguian kekerasan suatu material untuk mendapatkan nilai dan mengetahui kemampuan suatu material terhadap indensitas. 5. Gambarkan bentuk dan ukuran indentor dan rumus untuk mencari angka kekerasandari pengujian kekerasan berikut ini: - Brineel - Rocwell (A, C, D, B, F, G, D) dan berapa besar beban yang digunakan padamasing-masing pengujian Rockwell tersebut - Vickers Mikrohardness 27 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Benda Uji: Aluminium Indentor: Cone Beban: 60 kg Benda Uji: Besi Indentor: Ball Beban: 100 kg Benda Uji: Baja Indentor : Cone Beban : 150 kg 6. Untuk kekerasan Brineell besarnya diameter indentasi (d) dibatasi yaitu 0,2 D < d < 0,7 D, damana D adalah diameter bolapenekan. Coba jelaskan mengapa hal tersebut Dibatasi? Jawab : Hal ini disebabkan karena kekerasan bahan yang diuji serta tebalnya bahanuji tersebut supaya tidak terjadi indentasi yang terlalu dalam atau terlalu dangkal. 2.6 Analisa Data Analisis data dilakukan dengan cara membandingkan nilai kekerasan yang didapatkan sebagai hasil pengujian dengan distribusi kekerasan teoritis yang seharusnya dimiliki oleh spesimen uji. Sedangkan, nilai kekerasan pada setiap pengujian didapatkan dengan cara-cara tertentu, tergantung dari metode pengujiannya. Nilai kekerasan dari metode brinell didapatkan dengan cara mengorelasikan luas peermukaan indentasi dengan pembebanan menggunakan bantuan rumus perhitungan. Kemudian, nilai kekerasan metode vickers didapatkan dengan cara mengorelasikan panjang diagonal indentasi dengan pembebanan. Dan terakhir, nilai kekerasan metode rockwell akan langsung didapatkan melalui pengukuran otomatis pada mesin pengujiannya. 2.7 Kesimpulan Untuk pengujian kekerasan ada beberapa metode pengujian Brinell, Rockwell, Vickers, Microhardness tetapi dengan menggunakan metode Rockwell –lah yang paling sering di gunakan dalam pengujian dikarenakan 28 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK pengoperasiannya yang sangat mudah dan cepat untuk pengukuran angka kekerasan.Penggunaan Indentor pun disesuaikan dengan material specimen yang diujikan, karena dari indentor inilah kemudian didapat angka kekerasan nantinya. 29 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK BAB III PENGUJIAN IMPACT 3.1 Tujuan Pegujian 1. Untuk melihat ketahanan benda terhadap adanya pembebanan tiba-tiba. 2. Untuk mengetahui kepekaan logam terhadap adanya notch. 3.2 Dasar Teori Gambar 3.1 Impact Test berguna untuk melihat efek-efek yang ditimbulkan oleh adanya takikan, bentuk takikan, temperatur, dan faktor-faktor lainnya. Uji impak dapat juga disebut sebagai suatu pengujian material untuk mengetahui kemampuan suatu material/bahan dalam menerima beban tumbuk dengan diukur besarnya energi yang diperlukan untuk mematahkan spesimen material/bahan dengan ayunan Jenis-jenis Metode Uji Impak Secara umum metode pengujian impak terdiri dari dua jenis yaitu: 1. Pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi horizontal/mendatar, dan arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan. 2. Pengujian tumbuk dengan meletakkan posisi spesimen uji pada tumpuan dengan posisi, dan arah pembebanan searah dengan arah takikan. 3.3 Langkah-Langkah Pengujian Bahan-bahan atau kelengkapan pada pengujian Impact adalah : 1. Mesin uji type Impact Testing Machine 2. Jangka Sorong 3. Termometer air raksa 4. Penjepit spesimen 5. Bahan uji (spesimen) 30 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Sebelum Percobaan 1. Catat merk, type, nomor seri, tahun pembuatan, kemampuan mesin berat dan panjang kampak impact. 2. Sket mesin mesin uji impact dan catat nama bagian-bagiannya. 3. Catat cara-cara pemakaian mesin, meletakkan benda uji, menaik turunkan kampak, menahan kampak pada kedudukan siap jatuh dan melepaskan penahan kampak. 4. Mencatat besar energi yang ditunjukkan oleh jarum indikator,mengukur suhubenda kerja dan sebagainya. 5. Mencatat jenis logam yang dipergunakan. 6. Menggambarkan bentuk benda uji dalam satuan mm dengan parameter panjang, lebar, tinggi dan dimensi takikan. 7. Menentukan bentuk spesimen (menggunakan metode charpy atau metode izod). Saat Percobaan 1. Periksa dan siapkan spesimen serta tabel isian pengujian. 2. Periksa dan siapkan mesin yang akan dipakai, naikkan kampak impact sesuai dengan derajat yang telah ditentukan. 3.4 Data Hasil pengujian a :Tinggi section dibawah takik (mm) E : Energi yang diserap (j) b : Lebar sampel (mm) H I : Harga Impact E/A (j/mm) 3.2 Menjawab Soal Sesudah Praktikum 1. Apakah ada perbedaan dari masing-masing spesimen percobaan. Berikanlah alasan anda tentang masing-masing perbedaan yang ada dan faktor-faktor apasajakah yang mungkin menyebabkannya? Jawab : Ada, perbedaan yang terjadi akibat adanya perkakuan, perbedaan temperatur terhadap specimen sehingga mengakibatkan sifat keuletan dari masing – masing 31 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK specimen berbeda, semakin tinggi temperatur yang di berikan kepada specimen makatingkat keuletannya semakin tinggi. 2. Hitunglah energi untuk mematahkan spesimen dari hasil rata-rata secara teoritis berdasarkan rumus yang ada. Bandingkan dengan hasil percobaan berdasarkan jarum skala penunjuk! Jawab : F = 26,08 kg D = 0,6353 m L = 0,7500 m Speciment I P = 26 mm T = 0 C L = 10 mm 2 = 73 t = 10 mm 1 = 110 n = 8 mm luas = 80 mm2 W = F . g . L ( cos 2 – cos 1 ) = 26,08 kg . 10 m / s . 0,8 m ( cos 73 - cos 110 ) = 69,3 joule Speciment II P = 26 mm, T = suhu kamar L = 10 mm 2 = 70 t = 10 mm 1 = 110 n = 8 mm luas = 80 mm2W = F . g . L ( cos 2 - cos 1 ) = 26,08 kg . 10 m / s . 0,8 m ( cos 70 - cos 110 ) = 748 joule 32 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Speciment III P = 26 mm T = 100 C L = 10 mm 2 = 71 t = 10 mm 1 = 110 n = 8 mm luas = 80 mm2W = F . g . L ( cos 2 – cos 1 ) = 26,08 kg . 10 m / s . 0,8 m ( cos 71 - cos 110 ) = 732 joule Speciment IV P = 26 mm T = 200 C L = 10 mm 2 = 77 t = 10 mm 1 = 110 n = 8 mm luas = 80mm2 W = F . g . L ( cos 2 – cos 1 ) = 26,08 kg . 10 m / s . 0,8m ( cos 77 - cos 110 ) = 732 joule 3.Hitunglah harga impack strenght dari harga rata-rata dan bandingkan dengan hasil percobaan! Jawab : - Suhu es (0) � 3,95 HI = � = 80 = 0,04 - Suhu kamar (33) � 8,6 HI = � = 80 = 0,10 - Suhu 100 � 6,4 HI = � = 80 = 0,08 - Suhu 150 / 200 � 10,7 HI = � = 80 = 0,13 - Suhu pada energy rata-rata � HI = � = 7,41 80 = 0,09 33 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 4. Gambarkan facture dari batang uji dan tunjukkan facture yang ductile dan facture yang brittle pada tiap spesimen uji? Suhu 0o Suhu 100 Suhu 33o o Suhu 150o/200o 5. Apasajakah yang menyebabkan suatu meterial mengalami penggetasan? Jawab : Tegangan triaxial rendah, Temperature rendah, dan Laju peregangan yang tinggi. 6. Bagaimanakah pengaruh ketebalan batang uji terhadap kekuatan impact dari suatubahan? Jawab : Semakin tebal batang uji, maka semakin besar kekuatan impak yang diserap. 7. Jelaskan sumber-sumber yang mengakibatkan terjadinya perbedaan antaraperhitungan teoritis dengan hasil yang terjadi pada percobaan? Jawab : Ukuran benda uji, Temperatur dari specimen, Ketelitian pembaca skala. Keuletan takikan, dan Sudut perbedaan awal. 8. Gambarkan grafik pengaruh suhu terhadap energi impact pada tiap specimen percobaan! Jawab : grafik pengaruh hubungan suhu 34 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK 3.5 Analisa Data Analisis data dilakukan dengan melewati beberapa tahapan. Pertama, penting adanya untuk mengetahui energi potensial yang dimiliki bandul pada ketinggian awal tertentu dengan cara mengorelasikan panjang lengan bandul, massa dan berat bandul, periode pergerakan bandul, dan sudut awal posisi bandul menggunaan suatu perumusan perhitungan. Kemudian, energi potensial akhir bandul dapat diketahui melalui besarnya sudut akhir bandul setelah menumbuk spesimen. Pengurangan antara energi potensial awal dengan akhir ini akan menghasilkan energi yang diserap oleh material, atau energi patahan. Kemudian, apabila nilai energi patahan tersebut dibagi dengan luas penampang spesimen yang sebelumnya telah dikurangi kedalaman notch, maka hasil pembagian terebut akan memberikan nilai impact strength dari spesimen yang diujikan. 3.6 Kesimpulan Faktor yang menyebabkan kecenderungan terjadinya patah getas adalah tegangan yang triaxial, temperature rendah, laju peregangan yang tinggi sedangkan 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), temperature (Pada temperature tinggi material akan getas karena pengaruh vibrasi elektronnya yang semakin rendah, begitupun sebaliknya), dan Strain rate (Jika pembebanan diberikan pada strain rate yang biasa-biasasaja, maka material akan sempat mengalami deformasi plastis, karena pergerakan atomnya (dislokasi). Dislokasi akan bergerak menuju ke batas butir lalu kemudian patah). 35 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK DAFTAR PUSTAKA Pedoman Praktikum Material Teknik Jurusan Teknik Mesin (diakses pada tanggal, 22 Desember 2021) H.N Gupta. 2009. Kurfa tegangan-regangan stress-strain.etsworlds(diakses pada tangal, 22 Desember 2021) Kurniawan. Eka. 2017. Material Teknik dan Bahan Uji tarik. Blogspot.com. (diakses padatanggal, 23 Desember 2021) Eki Alatuji. 2019. Uji Kekerasan.Alat Uji (diakses pada tanggal, 23 Desember 2021) Ekak. 2021. Impact Test. Detech.com (diakses pada tanggal, 24 Desember 2021) Roell. Zwick. 2020. Apa Itu Uji mpact. Orang Indonesia. Banten. (diakses pada Tanggal, 24 Desember 2021) 36 PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK