Laporan Praktikum Uji Impak

UJI IMPAK

LAPORAN PRAKTIKUMTKI 238 - Praktikum Pengetahuan Material

Nama : Regina AndrianiNIM : 2013-043-087Kelompok : ATanggal Praktikum : 7 April 2015Asisten : Wira

LABORATORIUM KARAKTERISASI & REKAYASA MATERIALPRODI TEKNIK MESIN - FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK INDONESIA ATMA JAYAJAKARTA

2015

Laporan Praktikum Pengujian Impak 1

PENGUJIAN IMPAK

I. TUJUAN

Menentukan kemampuan baja/kuningan menyerap energi yang dihasilkan oleh

pembebanan kejut, serta mengetahui temperatur transisi pada saat baja berubah dari ulet

menjadi getas.

II. TEORI DASAR

Suatu sifat material mekanik yang muncul sebagai respon terhadap gaya impak

disebut sebagai ketangguhan. Adapun ketangguhan sendiri disefinisikan sebagai ukuran

besarnya penyerapan energi yang diperlukan untuk mematahkan logam. Ketangguhan

suatu material sangat dipengaruhi oleh kekuatan dan keuletan material tersebut.

Pengujian impak yang ideal diasumsikan bahwa semua energi yang muncul akibat

beban impak akan diserap seluruhnya oleh spesimen. Namun pada kenyataannya kondisi

ideal tidak pernah terwujud, sebagian kecil energi akan hilang sebagai akibat dari

gesekan dan getaran mesin. Bentuk spesimen juga memegang peranan dalam

menentukan besarnya energi yang diserap.

Secara umum, pengujian impak dilakukan untuk mengetahui ketangguhan baja

yaitu pengujian dengan metode Izod dan Charpy, mengikuti Standar ASTM E23, sebagai

berikut [1]:

1. Metode Izod

Pada pengujian dengan metode Izod, spesimen berfungsi seperti batang contilever,

Gambar 1. Pengujian dengan metode Izod hanya dilakukan pada suhu kamar.

Pengujian dengan metode Izod umum digunakan di Inggris/Eropa.

2. Metode Charpy

Pada pengujian dengan metode Charpy, spesimen berfungsi seperti batang tumpuan

sederhana (simple beam), Gambar 2. Pengujian dengan metode Charpy tidak hanya

dilakukan pada suhu kamar, namun dapat dilakukan pada suhu yang bervariasi dari

suhu rendah (kriogenik) sampai suhu tinggi. Oleh karena itu, metode ini dapat

digunakan untuk mengetahui apakah suatu material memiliki karakteristik

perubahan dari ulet menjadi getas dengan turunnya temperatur operasi, Ductile to

Brittle Transition. Dengan demikian temperatur transisi perubahan dapat ditentukan.

Laboratorium Karakterisasi dan Rekayasa MaterialFakultas Teknik Program Studi Teknik Mesin Unika Atma Jaya


Gambar 1. Peletakkan Spesimen Uji Impak dengan Izod dan Charpy

Gambar 2. Diagram Ductile to Brittle Temperature Transition [2]

Spesimen yang digunakan baik pada pengujian dengan metode Izod maupun

Charpy mempunyai bentuk batang dengan dimensi permukaan 10×10 mm, notch (takik)

berbentuk V dengan sudut 45° dan kedalaman 2 mm.

Gambar 3. Ukuran Spesimen Standar Uji Impak ASTM 23 [1]



Oleh karena spesimen impak memiliki takik berbentuk V, maka pengujian ini

sering disebut sebagai The Notched Bar Test atau pada metode Charpy dikenal Charpy V

Notched Test. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan beban impak dalam bentuk

palu pendulum dari ketinggian tertentu, h. Pada saat palu pendulum diayunkan akan

menumbuk spesimen, selanjutnya spesimen akan patah di daerah takikan yang berfungsi

sebagai konsentrasi tegangan. Palu pendulum akan terus terayun sampai ketinggian

maksimum, h', yang tentu saja lebih rendah dari h.

Gambar 4. Skema Peralatan Impak dengan Arah Ayunan Palu Pendulum [1]

Besarnya penyerapan energi untuk mematahkan spesimen dihitung berdasrkan

perbedaan ketinggian antara h dan h', seperti skema pada Gambar 2 dan mengikuti

persamaan sebagai berikut [2]:

U = mg (h - h')

Energi sebelum patah U0 = Wh = WR (1 - cos α)

Energi setelah patah U' = Wh' = WR (1 - cos β)

Energi untuk mematahkan spesimen U = W (h - h') = WR (cos β - cos α)

Keterangan :

U = energi untuk mematahkan spesimen = energi yang diserap

W = berat pendulum



h = ketinggian awal dari pendulum

h' = ketinggian akhir

α = sudut jatuh pendulum

β = sudut pantul pendulum

R = jarak dari titik pusat

Pengujian impak dengan takik metode Charpy sebenarnya sangat dibutuhkan untuk

mengetahui temperatur transisi perubahan sifat ulet menjadi getas pada logam akibat

penurunan temperatur, Ductile to Brittle Transition Temperature (DBTT). Pada beberapa

logam ternyata terjadi perubahan sifat dari ulet menjadi getas apabila terjadi perubahan

temperatur kerja. Kondisi di bawah temperatur transisi, logam akan cenderung menjadi

getas dan patah pada energi penyerapan yang rendah, sedangkan di atas temperatur

transisi maka logam cenderung bersifat ulet.

III. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN

a. Mesin uji impak merk TIME model JB 300, Gambar 5.

b. Ukuran spesimen mengikuti standar ASTM E23-82 tipe C.

c. Jenis spesimen dapat terdiri dari: baja karbon, baja karbon hasil proses hardening,

dan baja karbon hasil proses tempering, atau kuningan (sesuai petunjuk asisten).

d. Tungku / furnace.

e. Media pendingin (N2 Cair).

f. Termokopel tipe K.

g. Penjepit panjang, wadah tempat N2 cair.

IV. PROSEDUR PENGUJIAN

a. Siapkan spesimen sesuai dengan petunjuk asisten. Terdapat 3 buah spesimen yang

akan diuji, pertama baja suhu kamar, baja suhu tinggi, dan baja suhu rendah.

b. Untuk mendapatkan baja suhu tinggi dapat dipanaskan terlebih dahulu di dalam

tungku, dan untuk baja suhu rendah dapat dimasukkan lemari pendingin atau

dituangkan N2 cair ke spesimen.

c. Ukur dimensi spesimen pada suhu kamar, luas penampang dan kedalaman takiknya.

d. Untuk memulai pengujian, nyalakan mesin alat uji impak dengan cara memindahkan

tuas ke posisi 2.



e. Letakan spesimen pada dudukan sesuai tanda yang ada yang telah dibuat, dengan

cara menahan pendulum sedikit di atas dudukan menggunakan kunci inggris terlebih

dahulu.

f. Pengoperasian uji impak dapat dilakukan menggunakan control manual ataupun

menggunakan kontrol otomatis melalui screen. Posisi control manual harus berada

pada posisi ON, apapun pilihan pengoperasian yang dipilih. Selanjutnya lakukan

langkah sebagai berikut:

No. Uraian Langkah Tombol Manual Layar Sentuh

1 Naikan pendulum ke posisi tertinggi Rising Rise

2 Melepaskan pin pengaman Pin Off Dowell

3 Ayunkan pendulum Impact Impact

4 Kembalikan pendulum ke posisi terendah Release Fall

5 Ambil patahan spesimen

*) Catatan tambahan:

Dalam menggunakan tombol manual, saat menurunkan pendulum harus ditekan

terus hingga ke posisi terendah sampai mengeluarkan suara “klik” baru dapat

dilepas, bila tidak maka pendulum akan cenderung untuk kembali ke posisi

tertinggi. Dalam penggunaan layar sentuh hal tersebut tidak perlu dilakukan.

g. Amati besarnya nilai yang ditunjukkan oleh 2 indikator besaran energi yang

terserap, baik melalui layar sentuh ataupun manual (analog).

h. Amati juga bentuk permukaan patahan dengan mengambil gambar permukaan

patahan yang terjadi dengan stereo microscope.

i. Ambil spesimen selanjutnya yang sudah dipanaskan dari tungku dan lakukan

kembali tahap e hingga h (ikuti petunjuk asisten).

j. Demikian halnya pada spesimen dengan suhu rendah lakukan tahap e hingga h

(ikuti petunjuk asisten).

V. TUGAS DAN PERTANYAAN

1. Dari data yang diperoleh berikan analisis terhadap kekuatan impak pada

temperatur yang berbeda.

Dalam praktikum ini, digunakan 4 spesimen sebagai objek penelitian yang diuji,

yaitu baja suhu kamar, baja suhu rendah, baja suhu tinggi dan kuningan. Didapatkan

hasil kekuatan impak yang berbeda-beda pada keempat spesimen tersebut.



Berdasarkan teori ilmiahnya, semakin tinggi temperatur, maka semakin tinggi pula

kekuatan impak benda kerja tersebut. Tetapi dalam percobaan ini, didapatkan

kekuatan impak yang tidak sesuai dengan teori yang ada. Hal ini bisa disebabkan

oleh kesalahan para praktikan sendiri dalam penentuan temperatur nya, atau pada

bentuk takiknya, karena bentuk takik sangatlah mempengaruhi kekuatan impak

suatu benda.

2. Dari data yang diperoleh berikan pula analisis permukaan patahan yang

terjadi kaitkan dengan kekuatan impak yang diperoleh.

Selain mempengaruhi energi, ternyata suhu juga mempengaruhi luas patahan benda.

Benda yang diuji impak pada saat suhu rendah memiliki luas patahan permukaan

yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang diuji impak pada suhu tinggi.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi suhu benda, maka luas

patahan yang terjadi pun akan semakin kecil karena kondisi benda yang menjadi

semakin ulet di suhu yang semakin tinngi.

3. Jelaskan mengapa uji impak menjadi penting untuk dilakukan dalam

rangkaian uji mekanik?

Karena dengan dilakukannya pengujian impak dapat diketahui energi yang akan

dihasilkan benda apabila benda tersebut menerima beban kejut dan seberapa besar

energi yang diperlukan untuk dapat mematahkan logam tersebut. Selain itu dengan

pengujian impak juga dapat diketahui temperatur transisi, yaitu temperatur pada saat

logam berubah dari ulet menjadi getas.

4. Jelaskan mengapa dalam uji impak peru dibuat takik?

Takik dalam pengujian impak ini ditujukan sebagai suatu konsentrasi tegangan

sehingga perpatahan diharapkan akan terjadi di bagian tersebut.

5. Bagaimana cara meningkatkan ketangguhan baja?

Cara meningkatkan ketangguhan baja adalah dengan cara memberi baja tersebut

perlakuan panas. Hal ini dikarenakan perlakuan panas akan meningkatkan kekuatan

dan keuletan baja tersebut.

VI. LEMBAR DATA, PERHITUNGAN DAN ANALISIS

VI.1 Lembar Data

Lembar data terdapat pada lampiran berikut.



VI.2 PerhitunganTabel VI.2 Hasil Pengujian Impak

No. SpesimenTemperatur

(°C)Energi (J)

Luas patahan (mm2)

Harga impak (J/mm2)

Harga impak teoritis (J/mm2)

Baja suhu kamar

22 205.5 87.87 256.5 2.339

Baja suhu rendah

-3 21.4 74.43 26.7 0.288

Baja suhu tinggi

416 161.1 46.5 201.4 3.465

Kuningan -25 8 87.21 10 0.092

Contoh Perhitungan :

Hi = EA

Hi : harga impak (J/mm²)

E : energi (Joule)

A : luas patahan (,m²)

Hi spesimen 1 = 205.587.87

= 2.339 J/mm²

Hi spesimen 2 = 21.474.43

= 0.288 J/mm²

Hi spesimen 3 = 161.146.5

= 3.465 J/mm²

Hi spesimen 4 = 8

10 = 0.092 J/mm²

VI.3 Analisis

Hasil pengujian impak dari suatu material sangat dipengaruhi oleh suhu

benda. Semakin tinggi suhu maka kondisi material pun akan menjadi semakin ulet,

begitu juga sebaliknya, pada suhu renda kondisi material benda akan menjadi getas

atau lebih mudah patah. Hal inilah yang menyebabkan di suhu rendah luas patahan

yang terjadi pada benda lebih luas dibandingkan dengan luas patahan benda yang

terjadi pada saat pengujian di suhu tinggi. Namun ada hal yang berbeda untuk

energi. Seharusnya harga impak berbanding lurus dengan energi dan berbanding

terbalik dengan luas permukaan. Tetapi pada percobaan kali ini pada suhu rendah

energi impak yang dihasilkan rendah, kemudian naik pada suhu berikutnya, namun



pada suhu yang sangat tinggi energi yang dihasilkan menjadi turun kembali. Hal ini

mungkin terjadi karena adanya pengaruh gesekan atau getaran mesin yang timbul

sehingga menyebabkan energi yang ada tidak terserap sepenuhnya oleh benda.

Untuk pengujian impak juga diberikan takik berbenyuk v pada bagian

tengah benda kerja. Takik ini difungsikan untuk membantu mengkonsentrasikan

benda pada suatu titik tertentu sehingga lokasi patahan benda menjadi lebih

terfokus. Kemudian untuk pengujian impak dengan suhu rendah dan tinggi, setelah

benda dikeluarkan dari kotak pendingin atau tungku harus secepatnya dilakukan

pengujian, sebelum suhu tersebut berubah akibat adanya pengaruh dari suhu kamar

yang dapat menyebabkan perubahan suhu benda dengan cepat.

VII. SIMPULAN

Dari praktikum yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan bahwa:

Takik dalam pengujian impak berfungsi sebagai suatu konsentrasi tegangan

sehingga perpatahan diharapkan akan terjadi di bagian tersebut.

Pada temperatur tinggi, material bersifat ulet. Sedangkan pada temperatur rendah,

material cenderung bersifat getas.

VIII. DAFTAR PUSTAKA

[1] ---------, (2000): ASM Metals Handbook Volume 8: Mechanical Testing and

Evaluation, ASM International, Ohio.

[2] Callister, W.D., (2001): Fundamentals of Materials Science and Engineering,

John Willey & Sons, New York.

[3] ---------, (1991): Annual Book of ASTM Standards, Section 3: Metal Test Methods

and Analytical Procedure, Philadephia.

[4]



IX. LAMPIRAN

Gambar 5. Mesin Uji Impak

Gambar 6. Tungku / Furnance



Gambar 7. Kotak Pendingin


Documents

Laporan Praktikum Uji Impak