Uji tarik dan Sifat-sifat
Logam
Prinsip
pengujian tarik yaitu sampel atau benda uji dengan ukuran dan bentuk tertentu diberi
beban gaya tarik sesumbu yang bertambah besar secara kontinyu pada kedua ujung specimen
tarik hingga putus, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai
perpanjangan yang dialami benda uji. Tegangan yang dipergunakan pada kurva
adalah tegangan membujur rata-rata dari pengujian tarik. Pada spesimen panjang bagian
tengahnya biasanya lebih kecil luas penampangnya dibandingkan kedua ujungnya, agar
patahan terjadi pada bagian tengah. Panjang ukur (gauge length) adalah daerah
dibagian tengah dimana elongasi diukur atau alat extensometer diletakkan untuk
pengukuran. Data yang diukur secara manual, yakni diameter specimen luas penampang A, dan data yang terekam dari
mesin tarik, berupa beban F yang diberikan (load cell) dan strain ε yang
terbaca (extensometer), direduksi menjadi
kurva
tegangan-regangan dimana :
σ = F/ A dan σ = ε.Ε
Banyak hal yang dapat
kita pelajari dari hasil uji tarik. Bila kita terus menarik suatu bahan (dalam
hal ini suatu logam) sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang
lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gbr.1. Kurva ini menunjukkan
hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat
diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut. Gaya tarik Gaya tarik
spesimen deformasi lokal putus (rupture/break) Titik luluh Titik
putus Tegangan tarik maksimum Gbr.1
Biasanya yang menjadi
fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban.
Kemampuan ini umumnya disebut "Ultimate Tensile Strength"
Hukum Hooke (Hooke's Law)
Hampir semua logam, pada
tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan antara beban atau gaya yang
diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut
daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan
panjang vs beban mengikuti aturan Hooke sebagai berikut:
rasio tegangan (stress) dan regangan (strain)
adalah konstan Stress adalah beban dibagi luas
penampang bahan dan strain adalah pertambahan panjang dibagi
panjang awal bahan.
Stress: σ = F/A
F: gaya
tarikan
A: luas
penampang
Strain: ε = ΔL/L
ΔL: pertambahan panjang,
L: panjang
awal
Hubungan antara stress dan strain dirumuskan:
E = σ / ε
Untuk memudahkan pembahasan, Gbr.1 kita modifikasi
sedikit dari hubungan antara gaya tarikan dan pertambahan panjang menjadi
hubungan antara tegangan dan regangan (stress vs strain).
Selanjutnya kita dapatkan Gbr.2, yang merupakan kurva standar ketika melakukan
eksperimen uji tarik. E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di
mana perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) selalu tetap. E diberi
nama "Modulus Elastisitas" atau "Young Modulus".
Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti
ini kerap disingkat kurva SS (SS curve).
Bentuk
bahan yang diuji, untuk logam biasanya dibuat spesimen dengan dimensi
seperti pada Gbr.3 berikut.
Perubahan
panjang dari spesimen dideteksi lewat pengukur regangan (strain gage) yang
ditempelkan pada spesimen seperti diilustrasikan pada Gbr.4. Bila pengukur regangan
ini mengalami perubahan panjang dan penampang, terjadi perubahan nilai hambatan
listrik yang dibaca oleh detektor dan kemudian dikonversi menjadi perubahan
regangan.
Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logam
Sekarang akan kita bahas
profil data dari tensile test secara lebih detail. Untuk keperluan kebanyakan analisa
teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat digeneralisasi seperti pada
Gbr.5.
Kita akan membahas istilah mengenai sifat-sifat
mekanik bahan dengan berpedoman pada hasil uji tarik seperti pada Gbr.5.
Asumsikan bahwa kita melakukan uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai
dengan arah panah dalam gambar.
Batas elastisσE ( elastic limit)
Dalam Gbr.5 dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah
bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya dihilangkan, maka
bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula (tepatnya hampir kembali ke
kondisi semula) yaitu regangan “nol” pada titik O (lihat inset dalam
Gbr.5). Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak
lagi berlaku dan terdapat perubahan permanen dari bahan. Terdapat konvensi
batas regangan permamen (permanent strain) sehingga masih disebut perubahan
elastis yaitu kurang dari 0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% .
Tidak ada standarisasi yang universal
mengenai nilai ini. [1]
Batas proporsional σp
(proportional limit)
Titik sampai di mana penerapan hukum Hook masih
bisa ditolerir. Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek,
biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis.
Deformasi plastis (plastic
deformation)
Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke
keadaan semula. Pada Gbr.5 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas
proporsional dan mencapai daerah landing.
Tegangan luluh atas σuy
(upper yield stress)
Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase
daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.
Tegangan luluh bawah σly
(lower yield stress)
Tegangan rata-rata daerah landing sebelum
benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya disebutkan tegangan
luluh (yield stress), maka yang dimaksud adalah tegangan ini.
Regangan luluh εy (yield
strain)
Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase
deformasi plastis.
Regangan elastis εe (elastic
strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan.
Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.
Regangan plastis εp (plastic
strain)
Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada
saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen
bahan.
Regangan total (total strain)
Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan
elastis, εT = εe+εp. Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik B, regangan
yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada
pada titik E dan besar regangan yang tinggal (OE) adalah regangan plastis.
Tegangan tarik maksimum TTM (UTS,
ultimate tensile strength)
Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik C (σβ),
merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.
Kekuatan patah (breaking
strength)
Pada Gbr.5 ditunjukkan dengan titik D, merupakan
besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.
Tegangan luluh pada data tanpa batas jelas antara
perubahan elastis dan plastis
Untuk hasil uji tarik yang tidak memiliki daerah
linier dan landing yang jelas, tegangan luluh biasanya didefinisikan sebagai
tegangan yang menghasilkan regangan permanen sebesar 0.2%, regangan ini disebut
offset-strain (Gbr.6).
σ0.2 0.2％
Strain Stress Yield stress atau 0.2% proof stress Gbr.6
Penentuan tegangan luluh (yield stress) untuk
kurva tanpa daerah linier Perlu untuk diingat bahwa satuan SI untuk tegangan (stress)
adalah Pa (Pascal, N/m2) dan strain adalah besaran tanpa satuan.
Pengaruh Uji Tarik Terhadap Proses Manufaktur
Industri
manufaktur merupakan industri yang memproduksi beberapa peralatan yang
berkaitan dengan logam contohnya industri mobil maupun sparepart sepeda motor.
Setiap industri yang mengunakan logam sebagai salah satu bahan dasar produksi
harus memperhitungkan beberapa sifat dan jenis logam. Dalam proses produksi
jenis logam dan sifat logam sangat berpengaruh terhadap jenis produk apa yang
akan dihasilkan dan kegunaan produk yang dihasilkan sehingga produk yang
dihasilkan dapat memenuhi target pemakaian yang efektif dan efisien. Uji tarik
yang merupakan salah satu dari beberapa jenis pengujian logam. Uji tarik pada
industri manufaktur digunakan untuk mengetahui kekuatan tarik dari sebuah logam
jadi ketika dalam perencanaan produksi sebuah benda dapat diperkirakan berapa
faktor keamanan yang dicapai untuk sebuah logam. Jadi setiap produk yang dibuat
kekuatan tariknya berbeda beda sesuai dengan kebutuhan pemakaian.
This is dummy text. It is not meant to be read. Accordingly, it is difficult to figure out when to end it. But then, this is dummy text. It is not meant to be read. Period.
Silahkan berkomentar dengan bijak serta sesuai dengan topik ConversionConversion EmoticonEmoticon