Karakteristik Keuletan dan Ketangguhan Logam Aluminium dan Baja Melalui Uji Charpy Impact

A. Tujuan 1.

Menguasai prosedur dan terampil dalam proses pengujian impak (uji dampak) charpy pada logam (aluminium dan baja).

2.

Mempelajari harga keuletan logam (aluminium dan baja) terhadap beban dinamik.

3.

Mempelajari jenis patahan logam terhadap beban dinamik.

B. Dasar Teori Ketangguhan adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk mematahkan beban. Energi merupakan hasil kali gaya dan jarak, dinyatakan dalam Joule; dan ada hubungannya dengan luas daerah di bawah kurva tegangan-regangan. Suatu bahan ulet den gan kekuatan yang sama dengan bahan rapuh (tidak ulet) akan memerlukan energi perpatahan yang lebih besar dan mempunyai sifat tangguh yang lebih baik. Cara standar Charpi atau Izod merupakan dua cara untuk mencapai ketangguhan. Perbedaan terletak pada bentuk benda uji dan cara pemberian energi. Karena ketangguhan tergantung pada geometri konsentrasi energi, kita harus memperinci prosedur pengujian yang digunakan. Ketangguhan (impact) merupakan ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah yang membedakan pengujian impact dengan pengujian tarik dan kekerasan dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan. Pengujian impak merupakan suatu pengujian untuk mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Pengujian

impact

merupakan

suatu

upaya

untuk

mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan datang secara tiba-tiba contoh deformasi pada bumper mobil pada saat terjadinya tumbukan. Pada kurva tegangan-regangan terhadap catatan perincian dari gaya, tegangan dan regangan yang sangat penting untuk menjabarkan perhitungan penguatan regangan.

Ada dua jenis patahan pada uji impak, yaitu patah ulet yang ditandai oleh deformasi plastis yang cukup besar sebelum dan selama proses penjalaran reta k. Patah getas yang ditandai oleh adanya kecepatan penjalaran retak yang tinggi, tanpa terjadi deformasi kasar, dan sedikit deformasi mikro. Bila pendulum pada kedudukan ho dilepaskan, maka akan mengayun sampai kedudukan fungsi akhir pada ketinggian h1 Usaha yang dilakukan pendulum waktu memukul benda uji atau energi yang diserap benda uji sampai patah didapat rumus yaitu : Energi yang Diserap E = Ep – Em ------(Joule) = m. g. ho – m. g. h1 = m . g (ho – h1 ) = m . g (L (1- cos α) – L (cos β – cos α) = m. g . L (cos β – cos α) Energi yang diserap = m . g. L (cos β – cos α) Harga Impak = Energi yang diserap bahan dibagi luasan patah

Keterangan : Ep

= Energi Potensial

Em

= Energi Mekanik

m

= masa Pendulum (Kg), g = Gravitasi 9,81 m/s

ho

= Jarak awal antara pendulum dengan benda uji (m)

h1

= Jarak akhir antara pendulum dengan benda uji (m)

L

= Jarak lengan pengayun (m)

cos α

= Sudut awal pendulum

cos β

= Sudut akhir pendulum

C. Alat dan Bahan 1. Alat : 

Impact Testing Machine JB-300B



Mistar

2. Bahan : 

Spesimen Alumunium 8 mm

60 mm



10 mm

Spesimen Baja

8 mm

60 mm

10 mm

D. Langkah Kerja 1. Memastikan mesin tersambung pada sumber tegangan 3 fasa. 2. Menghidupkan mesin dengan menaikkan saklar pada ON. 3. Menghidupkan remot pengendali dengan menggeser. pada posisi ON 4. Memasang spesimen (aluminium) pada mesin dengan jorokkan pada spesimen searah dengan pendulum (charpy). 5. Atur jarum penunjuk kerja pada posisi ke kiri. 6. Tekan PENDULUM RISING pada remot pengendali sehingga pendulum terkunci pada posisis atas. 7. Tekan PIN OFF sehingga pendulum tidak terhalang. 8. Tekan IMPACT pada remote control (agar pendulum bekerja). 9. Catat nilai gaya yang diserap spesimen pada jarum penunjuk (satuan Newton). 10. Ulangi langkah 4-9 menggunakan spesimen lain (baja). 11. Tekan & Tahan PENDULUM RELEASING pada remote control (lepas tombol pada posisi kurang lebih 10 derajat dari bawa). 12. Matikan mesin dan remot pengendalinya.

E. Data Percobaan 1. Spesimen Aluminium

Energi yang diserap spesimen aluminium adalah 13 joule. Luas penampang yang menerima beban adalah 80mm2.

2. Spesimen Baja

Energi yang diserap spesimen baja adalah 121 joule. Luas penampang yang menerima beban adalah 80mm2.

F. Pembahasan Pada praktikum ini, dilakukan 2 kali percobaan yaitu menggunakan spesimen alumunium dan baja. Metode yang digunakan adalah metode impak charpy, dimana spesimen diletakan secara horizontal dengan arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan. Pada praktikum ini juga dapat diketahui tingkat keuletan antar kedua spesimen. Keuletan adalah kemampuan bahan dalam mengalami deformasi plastis sampai terjadi patah. Bahan yang tidak ulet disebut bahan yang getas. Suatu bahan yang diuji impak juga dapat diamati pada jenis patahannya. Patahan tersebut bisa memperlihatkan tingkat keuletan dan ketangguhan suatu bahan. Spesimen

pertama

adalah

alumunium.

Dengan lebar 80 mm2, energi yang diterima spesimen ini sebesar 13 Joule. Maka nilai impaknya adalah: 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐼𝑚𝑝𝑎𝑘 =

𝐸 13J = = 0,1625 J/mm2 𝐴 80mm2

Setelah diuji impak, alumunium mengalami patahan hingga terbagi dua dengan pertambahan panjang yang sedikit. Spesimen kedua adalah baja. Dengan lebar 80 mm2, energi yang diterima spesimen ini sebesar 121 Joule. Maka nilai impak-nya adalah: 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐼𝑚𝑝𝑎𝑘 =

𝐸 121J = = 1,5125 J/mm2 𝐴 80mm2

Setelah diuji impak, baja tidak terbelah dua dan mengalami pertambahan panjang yang lebih panjang daripada alumunium. Setelah dilakukan percobaan, dapat diketahui bahwa spesimen baja memiliki keuletan yang lebih tinggi daripada spesimen aluminium. Berdasarkan energi yang diserap, baja juga memliki ketangguhan yang lebih tinggi daripada aluminium.

G. Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan beberapa point yaitu: 1. Energi yang diterima spesimen alumunium adalah 13 joule dengan Nilai Impak adalah 0,1625 J/mm2. 2. Energi yang diterima spesimen baja adalah 121 joule dengan Nilai Impak adalah 1,5125 J/mm2. 3. Baja lebih tangguh dan ulet daripada alumunium. 4.

Sket benda utuh dan patahan Aluminium

Sket benda utuh dan patahan Baja

H. Daftar Pustaka Gere, James M dan Stephen P Timoshenko. 2000. Mekanika Bahan. Jakarta: Penerbit Erlangga. Pribadi, Bangun. 2018. Modul Praktikum Pengujian Impact. Yogyakarta: tidak diterbitkan.