MODUL PRAKTIKUM - metfis.teknik.ub.ac.idmetfis.teknik.ub.ac.id/wp-content/uploads/2020/02/Modul-Metfis-Gan… · 1.3 Perlakuan Panas a. Perlakuan panas fisik b. Perlakuan panas

MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM PENGUJIAN BAHAN

SEMESTER GENAP 2019/2020 UNIVERSITAS BRAWIJAYA

TEKNIK MESIN

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN MESIN UNIVERSITAS

BRAWIJAYA

Jl. Mayjen Haryono 167 Telp. 553286 Pes. 214 Malang 65145

LABORATORIUM PENGUJIAN BAHAN

DAFTAR ISI Material Testing Book

LEMBAR PERSETUJUAN

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Teori Dasar Pengujian Bahan

1.1.1 Pengujian Bahan

a. Pengujian Destruktif

b. Pengujian Non-destruktif

1.2 Sifat Mekanik Logam

1.3 Perlakuan Panas

a. Perlakuan panas fisik

b. Perlakuan panas kimiawi

c. Perlakuan panas pada permukaan

1.4 Diagram Fe-Fe3C

a. Reaksi Eutectoid

b. Reaksi Hypo Eutectoid

c. Reaksi Hyper Eutectoid

1.5 Diagram TTT

1.6 Diagram CCT

1.7 Pergeseran Titik Eutectoid

BAB II PENGUJIAN KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR

2.1 Definisi Kekerasan

2.2 Macam-macam Metode Pengujian Kekerasan

2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi kekerasan

2.4 Fasa – fasa yang terdapat pada diagram Fe-Fe3C

BAB III PENGUJIAN KEKUATAN KEJUT

3.1 Definisi Kekuatan Kejut

3.2 Macam-macam Metode Pengujian Kekuatan Kejut

3.3 Tipe dan Macam Notch Pada Spesimen Pengujian Kekuatan Kejut Pukul Takik

3.4 Faktor – faktor yang mempengaruhi kekuatan kejut

BAB IV PENGUJIAN KEKUATAN TARIK

4.1 Definisi Kekuatan Tarik

4.2 Hubungan Tegangan dan Regangan

4.3 Elastisitas dan Plastisitas

4.4 Mekanisme Deformasi dan Slip

4.5 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Tarik



BRAWIJAYA



BAB V PENGUJIAN KEMAMPUKERASAN

5.1 Sifat Kemampukerasan (Hardenability) Baja

5.2 Macam-macam Metode Pengujian Kemampukerasan

5.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemampukerasan Baja

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN



BRAWIJAYA



DAFTAR ISI LAPORAN

LEMBAR PERSETUJUAN

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

DAFTAR GRAFIK

BAB I LATAR BELAKANG PENGUJIAN

BAB II PENGUJIAN KEKERASAN

2.1 Tujuan Pengujian

2.2 Definisi Kekerasan

2.3 Pelaksanaan pengujian

2.3.1 Alat dan Bahan yang Digunkan

a. Spesifikasi Alat dan Bahan yang Digunakan

• Uji Kekerasan

• Uji Mikrostrukutur

b. Komposisi Kimia Spesimen

c. Pergeseran Titik Eutectoid

d. Bentuk dan Dimensi Spesimen (di lampiran)

2.3.2 Prosedur Pengujian

a. Uji Kekerasan

b. Uji Mikrostruktur

2.4 Pengolahan Data

2.4.1 Analisa Mikrostruktur

a. Analisa Mikrostruktur Tanpa Perlakuan Panas

b. Analisa Mikrostruktur Dengan Perlakuan Panas

2.4.2 Data Kelompok

2.5 Pembahasan

2.6 Kesimpulan dan Saran

2.6.1 Kesimpulan

2.6.2 Saran

BAB III PENGUJIAN KEKUATAN KEJUT


3.2 Definisi Kekuatan Kejut

3.3 Pelaksanaan Pengujian

3.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan

a. Spesifikasi Alat yang Digunakan


c. Peregeseran Titik Eutectoid

d. Bentuk dan Dimensi Spesimen




BRAWIJAYA



3.4 Pengolahan Data

3.4.1 Data Kelompok Pengujian Kekuatan Kejut

3.4.2 Data Kelompok Analisa Bentuk Patahan

3.5 Pembahasan


3.6.1 Kesimpulan

3.6.2 Saran

BAB IV PENGUJIAN KEKUATAN TARIK


4.2 Definisi Kekuatan Tarik








4.4 Pengolahan Data

4.4.1 Data Kelompok

4.4.2 Data Antar Kelompok

4.5 Pembahasan


4.6.1 Kesimpulan

4.6.2 Saran

BAB V PENGUJIAN KEMAMPUKERASAN


5.2 Sifat Kemampukerasan ( Hardenability ) Baja







5.3.2 Prosedur Pengujian 5.4 Pengolahan Data

5.4.1 Data Kelompok

5.5 Pembahasan


5.6.1 Kesimpulan

5.6.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN



BRAWIJAYA



PANDUAN PRAKTIKUM



BRAWIJAYA



PERLAKUAN PANAS

Alat dan Bahan yang Digunakan :

1. Dapur Listrik

Gambar 1.1 Dapur listrik

Spesifikasi dapur listrik yang digunakan adalah :

❖ Merk : OPENBAU HOFMANN

❖ Tipe : E / 90

❖ Voltage : 220 volt

❖ Daya : 3,3 kW

❖ Suhu max : 1100oC

❖ Buatan : Austria

Dapur ini digunakan untuk proses pemanasan (heating), penahanan (holding), dan

pendinginan (cooling) dalam dapur.

1. Tang penjepit

Digunakan untuk mengambil benda uji dari dapur listrik pada proses perlakuan

panas.



BRAWIJAYA



Gambar 1.2 Tang penjepit

2. Bak pendingin

Digunakan sebagai tempat media pendingin spesimen pada perlakuan panas

3. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur waktu holding

Gambar 1.3 Stopwatch

4. Kertas Gosok

Digunakan untuk membersihkan spesimen dari terak dan kotoran.



BRAWIJAYA



Gambar 1.4 Kertas gosok



BRAWIJAYA



PENGUJIAN KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR

Tujuan :

1. Mengetahui angka kekerasan suatu bahan.

2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan bahan.

3. Mengetahui salah satu cara pengukuran kekerasan.

4. Mengetahui perubahan struktur pada setiap perlakuan.

Spesimen : Baja Bohler Special K

Alat – alat yang digunakan :

Untuk Uji Kekerasan :

1. Rockwell Type Hardness Tester

Digunakan untuk mengukur kekerasan pada spesimen.

❖ Merk : CV 600A

❖ Indentor bola Rockwell : 1/16"

❖ Indentor intan : 120°

❖ Buatan : Jerman

❖ Skala pembebanan : HRA = 588 N

HRB = 980 N

HRC = 1471 N



BRAWIJAYA



Gambar 2.1 Rockwell type hardness test

2. Centrifugal Sand Paper Machine

Digunakan untuk menghaluskan benda kerja.

❖ Merk : SAPHIR 330

❖ Buatan : Jerman

❖ Diameter : 15 cm

❖ Putaran : 120 rpm

❖ Daya : 0.55 kW

❖ Tegangan : 220

Gambar 2.2 Centrifugal sand paper machine

3. Dapur Listrik


pendinginan (cooling) dalam dapur.

Spesifikasi dapur listrik yang digunakan adalah :



BRAWIJAYA



❖ Merk : OPENBAU HOFMANN

❖ Tipe : E / 90

❖ Voltage : 220 volt

❖ Daya : 3,3 kW

❖ Suhu max : 1100oC

❖ Buatan : Austria

Gambar 2.3 Dapur listrik

4. Tang penjepit


panas.

Gambar 2.4 Tang penjepit

5. Bak pendingin




BRAWIJAYA



6. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur waktu holding

Gambar 2.5 Stopwatch

7. Kertas Gosok

Digunakan untuk membersihkan spesimen dari terak dan kotoran.

Gambar 2.6 Kertas gosok

8. Jangka Sorong

Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen



BRAWIJAYA



Gambar 2.7 Jangka sorong

9. Penggaris

Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen

Gambar 2.8 Penggaris

Untuk Uji Mikrostruktur

1. Mikroskop Logam

Digunakan untuk melihat mikrostruktur spesimen, Dalam pengujian ini digunakan

pembesaran 450 kali.

Spesifikasi mikroskop logam yang digunakan :

❖ Merk : Nikon

❖ Buatan : Jepang



BRAWIJAYA



Gambar 2.9 Mikroskop logam

2. Kamera

3. Etsa

Digunakan untuk memperjelas penampakan struktur mikro spesimen. Etsa berupa

cairan kimia yang akan bereaksi dengan atom tertentu pada logam, terutama atom – atom

yang tidak stabil, misalnya atom pada batas butir. Etsa yang digunakan pada pengujian

ini adalah nital, yang merupakan campuran 1 – 5 ml white nitric acid dalam 100 ml ethyl

/ methyl alcohol 95 – 100 %. Nital akan menggelapkan perlit, menampakkan batas butir.

Gambar 2.10 Etsa

4. Metal polish

Digunakan untuk menghaluskan dan mengkilapkan permukaan spesimen.



BRAWIJAYA



Gambar 2.11 Metal polish

5. Kain flanel

Digunakan untuk menghaluskan dan membersihkan spesimen dari metal polish

yang tersisa.

Gambar 2.12 Kain flanel

Prosedur Pengujian

Uji Kekerasan :

1. Spesimen dipanaskan dan di-holding de ngan suhu dan waktu tertentu.

2. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses

pendinginan pada media tertentu

3. Siapkan permukaan benda kerja:

a. Ratakan kedua permukaan benda kerja menggunakan kikir dan amplas kasar,

sehingga kedua bidang permukaan tersebut sejajar.

b. Haluskan permukaan benda kerja menggunakan centrifugal sand paper

machine sampai betul – betul rata dan halus dan siap diuji.



BRAWIJAYA



4. Siapkan perangkat uji kekerasan Rockwell C pada Universal Hardness Tester:

a. Memasang bandul beban (1471 N).

b. Memasang indentor intan.

c. Memasang benda kerja pada landasan

d. Atur tuas pada posisi Unloading

4. Putar turn wheel searah jarum jam secara perlahan hingga benda kerja menyentuh

indentor tanpa mengalami impact, sampai jarum besar berputar sebanyak tiga kali

pada skala C dan jarum kecil bergerak dari titik hitam menunju pada titik merah.

5. Dorong tuas pembebanan ke arah loading secara perlahan – lahan. Tunggu hingga

jarum besar pada skala berhenti dengan sendirinya.

6. Tunggu selama 10 detik dari saat berhentinya jarum, kemudian gerakkan tuas ke

unloading secara perlahan-lahan sampai maksimal. Dengan naiknya tuas, jarum ikut

berputar searah putaran jarum jam sampai akhirnya berhenti.

7. Baca harga kekerasan HRC pada saat jarum telah berhenti. Bacalah pada skala C yang

berwarna hitam.

Uji Mikrostruktur

1. Permukaan spesimen yang akan difoto diratakan dan haluskan dengan centrifugal

sand paper machine.

2. Permukaan spesimen dihaluskan dengan metal polish dan digosok dengan kain flanel

sampai benar – benar mengkilap dan halus.

3. Permukaan spesimen yang sudah mengkilap dibersihkan dengan alkohol, kemudian

ditetesi cairan etsa.

4. Spesimen diletakkan pada mikroskop logam, kemudian fokus diatur sampai

didapatkan gambar yang jelas dengan pembesaran 450 kali.

5. Dilakukan pemotretan dengan kamera, kemudian hasilnya dicetak.

Pengolahan data adalah sebagai berikut :

1. Untuk pengujian kekerasan, data yang diambil berupa kekerasan rata – rata pada

spesimen dengan dan tanpa perlakuan panas.



BRAWIJAYA



2. Untuk pengujian mikrostruktur, dari spesimen tanpa perlakuan panas dan spesimen

dengan perlakuan panas diuji dengan metode meshing. Data dan hasil perhitungannya

disusun dalam bentuk tabel, masing – masing untuk spesimen yang tanpa perlakuan

panas dan dengan perlakuan panas.

Analisa Mikrostruktur

• Mikrostruktur Tanpa Perlakuan Panas

Gambar 2.16 Foto mikrostruktur material tanpa perlakuan

Dari hasil foto mikrostruktur tersebut diambil sepuluh sampel untuk dihitung

presentase warna hitam dan putih.

Tabel 2.1

Mikrostruktur Material Tanpa Perlakuan

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

Dari sepuluh sampel tersebut dapat diperoleh data sebagai berikut :

1x1

cm



BRAWIJAYA



Tabel 2.2

Presentase Putih - Hitam

No. Putih (%) Hitam (%)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

∑

Proporsi dari Sampel (𝑝1) :

𝑛1 = 10 × 100 = 1000

𝑝1 =∑ 𝑝𝑢𝑡𝑖ℎ

𝑛1

Standar Deviasi Sampel (𝛿1) :

𝑞1 = 1 − 𝑝1

𝛿1 = √𝑝1𝑞1

𝑛1

Dari tabel distribusi standar dengan α = 5% maka diperoleh nilai Z(𝛼2⁄ ) = ± 1,96

Interval penduga rata-rata proporsi warna putih :

𝑝1 − 𝑍(𝛼2⁄ ) . 𝛿1 < 𝑝 < 𝑝1 + 𝑍(𝛼

2⁄ ) . 𝛿1



BRAWIJAYA



… … − (1,96 × 𝛿1) < 𝑝 < … … + (1,96 × 𝛿1)

… … < 𝑝 < … …

Jadi proporsi warna putih untuk foto mikrostruktur logam tanpa perlakuan panas

berkisar antara …… % sampai …… % dengan tingkat keyakinan 95%

• Mikrostruktur dengan Perlakuan Panas

Gambar 2.17 Foto mikrostruktur material dengan perlakuan …….

Dari hasil foto mikrostruktur tersebut diambil sepuluh sampel untuk dihitung

presentase warna hitam dan putih.

Tabel 2.2

Mikrostruktur Material dengan Perlakuan

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10


Kertas Foto

10 x 4 cm

1x1

cm



BRAWIJAYA



Tabel 2.3

Presentase Putih - Hitam

No. Putih (%) Hitam (%)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

∑


Proporsi dari Sampel (𝑝2) :

𝑛2 = 10 × 100 = 1000

𝑝2 =∑ 𝑝𝑢𝑡𝑖ℎ

𝑛1

Standar Deviasi Sampel (𝛿1) :

𝑞2 = 1 − 𝑝2

𝛿2 = √𝑝2𝑞2

𝑛2

Dari tabel distribusi standar dengan α = 5% maka diperoleh nilai Z(𝛼2⁄ ) = ± 1,96

Interval penduga rata-rata proporsi warna putih :

𝑝2 − 𝑍(𝛼2⁄ ) . 𝛿2 < 𝑝 < 𝑝2 + 𝑍(𝛼

2⁄ ) . 𝛿2



BRAWIJAYA



- 1,96 1,96

… … − (1,96 × 𝛿2) < 𝑝 < … … + (1,96 × 𝛿2)

… … < 𝑝 < … …

Jadi proporsi warna putih untuk foto mikrostruktur logam tanpa perlakuan panas

berkisar antara …… % sampai …… % dengan tingkat keyakinan 95%

Uji Beda Dua Proporsi

Untuk mengetahui perbedaan atara proporsi warna putih spesimen tanpa perlakuan

panas dan spesimen dengan perlakuan panas dilakukan pengujian dua proporsi.

Hipotesa : H0 : p1 = p2

H1 : p1 = p2

Data untuk menghitung Zhitung

n1 = 1000 p1 = ……. q1 = …….

n2 = 1000 p2 = ……. q2 = …….

Perhitungan Zhitung :

Zhitung = P1−P2

√p1.q1

n1+

p2.q2

n2

= .….. + ...….

√….x….

1000+

….x…

1000

= ……..

Kedudukan Zhitung pada kurva normal adalah sebagai berikut :

Gambar 2.18 ......



BRAWIJAYA



Dari kurva uji Z diketahui bahwa Zhitung terletak pada daerah ............ berarti ..............

yang nyata antara presentase warna putih untuk spesimen tanpa perlakuan panas dan

spesimen dengan perlakuan panas.



BRAWIJAYA



Analisa Kekerasan

Data spesimen tanpa perlakuan panas

Tabel xx.x

Judul Tabel

No X [ XX − ] [ XX − ]2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Σ

• Kekerasan rata – rata

n

XX

=

• Standar deviasi

1

][ 2

−

−=

n

XX

• Standar deviasi rata – rata

n

=

𝑑𝑏 = 𝑛 − 1 = 10 − 1 = 9

Dengan α = 5 % maka maka nilai t tabel → t (α /2 ; db ) = t (0,025 ; 9) = 2,26.

Interval penduga kekerasan spesimen tanpa perlakuan panas

�� − {𝑡(𝛼2⁄ ; 𝑑𝑏) × 𝛿} < 𝜇 < �� + {𝑡(𝛼

2⁄ ; 𝑑𝑏) × 𝛿}



BRAWIJAYA



Gambar 2.19 ................

Jadi kekerasan rata – rata spesimen tanpa perlakuan panas berkisar antara …% sampai

… % dengan tingkat keyakinan 95 %.

Data spesimen dengan perlakuan panas

Tabel xx.x

Judul Tabel

No X [ XX − ] [ XX − ]2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Σ

• Kekerasan rata – rata

n

XX

=

• Standar deviasi

Grafik dari Uji T



BRAWIJAYA



1

][ 2

−

−=

n

XX

• Standar deviasi rata – rata

n

=

𝑑𝑏 = 𝑛 − 1 = 10 − 1 = 9

Dengan α = 5 % maka maka nilai t tabel → t (α /2 ; db ) = t (0,025 ; 9) = 2,26

Interval penduga kekerasan spesimen dengan perlakuan panas

�� − {𝑡(𝛼2⁄ ; 𝑑𝑏) × 𝛿} < 𝜇 < �� + {𝑡(𝛼

2⁄ ; 𝑑𝑏) × 𝛿}

Gambar 2.20 ..........

Jadi kekerasan rata – rata spesimen dengan perlakuan panas berkisar antara … %

sampai … % dengan tingkat keyakinan 95 %.

Uji Beda Dua Rata – Rata

Untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan kekerasan pada spesimen tanpa perlakuan

panas dan spesimen dengan pelakuan panas, dilakukan uji beda dua rata – rata dengan uji

student t.

Hipotesis

H0 :μ1 = μ2 (tidak ada perbedaan kekerasan antara spesimen tanpaperlakuan dengan

spesimen yang diberi perlakuan)

H1 :μ1 ≠ μ2 (terdapat perbedaan kekerasan antara spesimen tanpaperlakuan dengan

spesimen yang diberi perlakuan)

Grafik dari Uji T



BRAWIJAYA



Digunakan pengujian dua arah dengan

Α = 5 % dan db = (n1 – 1) + ( n2 – 1 )

= ( 10 – 1 ) + ( 10 – 1 ) = 18

Maka nilai t tabel → t ( 0,025 ; 18 ) = ± 2,101

Perhitungan thitung

𝑡ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔 =𝑋1 − 𝑋2

√{(𝑛1 − 1) × 𝛿1

2 + (𝑛1 − 1) × 𝛿22}

𝑛1 + 𝑛2 − 2 × (1𝑛1

+1

𝑛2)

Kedudukan thitung pada kurva distribusi t adalah sebagai berikut :

Gambar 2.21 .........

Dari kurva uji t diketahui bahwa t hitung terletak di daerah tolak / terima, berarti terdapat

perbedaan / tidak terdapat perbedaan yang nyata antara rata – rata kekerasan spesimen tanpa

perlakuan panas dan spesimen dengan perlakuan panas.

- 2,101 2,101



BRAWIJAYA



PENGUJIAN KEKUATAN KEJUT

Tujuan :

1. Mengetahui daya tahan suatu logam terhadap beban impact yang menyebabkan

terjadinya patahan.

2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekuatan kejut logam.

3. Mengetahui cara pengujian kekuatan kejut.

Spesimen : Bentuk dan dimensi sesuai standar ASTM A 370 V-notch.


1. Charpy Impact Testing Machine.

Digunakan untuk mengukur kekuatan kejut.

❖ Berat pendulum : 50 kgf

❖ Radius lengan : 800 mm

❖ Sudut lengan : 150°

❖ Sample specification : 10 x 10 x 55 mm

Gambar 3.1 Charpy impact testing machine

1 2

3

4



BRAWIJAYA



Keterangan Gambar:

1. Jarum skala

2. Tablet Pengontrol

3. Pelindung

4. Pendulum

2. Dapur Listrik


pendinginan (cooling) dalam dapur. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.3

3. Tang penjepit


panas. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.4.

4. Bak pendingin


5. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur waktu holding. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.5

6. Jangka Sorong

Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen. Seperti ditunjukkan pada gambar

2.7.

7. Kertas Gosok

Digunakan untuk membersihkan spesimen dari terak dan kotoran. Seperti

ditunjukkan pada gambar 2.6.

8. Penggaris


2.8.



BRAWIJAYA



Prosedur pengujian adalah :

1. Spesimen dipanaskan dan di-holding dengan suhu dan waktu tertentu.

2. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik untuk proses pendinginan pada media tertentu

3. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan terak.

4. Dilakukan pengujian sebagai berikut :

• Nyalakan poewr pada kontrel panel listrik.

• Tempatkan spesimen pada dudukan spesimen

• Tekan icon up pada tablet

• Lalu tekan icon pin pada tablet

• Sejajarkan spesimen menggunakan kalibrator spesimen agar posisinya center.

• Sebelum memberi impact pada spesimen pastikan posisi spesimen sudah center

• Tekan icon impact pada tablet

• Setelah melakukan impact print hasil data pengujian

• Simpan hasil pengujian untuk dianalisa.



BRAWIJAYA



Rumus – rumus yang digunakan :

Dengan :

• W : Berat pendulum (Kg.m/s2)

• H : Tinggi jatuh dari pendulum

• h : Tinggi naik dari pendulum

• R : Panjang dari point of support ke pendulum

• α : Sudut awal

• β : Sudut angkat (angle of rise)

a. Energi potential (Ep)

𝐸𝑝 = 𝑚 × 𝑔 × ℎ

b. Energi potensial awal (Ep1)

𝐸𝑝 = 𝑚 × 𝑔 × ℎ

𝐸𝑝1 = 𝑊 × 𝑅(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝛼)

c. Energi potensial akhir (Ep2)

𝐸𝑝2 = 𝑊 × ℎ

𝐸𝑝2 = 𝑊 × 𝑅(1 − 𝑐𝑜𝑠 𝛽)

d. Energi yang dibutuhkan untuk menghancurkan spesimen

= 𝑊 × ℎ − 𝑊 × ℎ = ℎ − ℎ

= 𝑊 × 𝑅(𝑐𝑜𝑠 𝛽 − 𝑐𝑜𝑠 𝛼)



BRAWIJAYA



= 𝑊 × 𝑅 cos 𝛽, ketika α = 90°

Jadi rumus yang bisa digunakan untuk perhitungan spesimen uji kejut bisa menggunakan

rumus diatas.

a. Energi yang diperlukan secara ideal

A0 = W x R x { cos βo – cos αo } [Joule]

b. Kerugian energi pada alat

F = W x R x { cos ( 90o – β0o ) – cos αo ) [Joule]

c. Energi aktual yang diperlukan

A = A0 – f [Joule]

d. Energi yang diperlukan untuk mematahkan spesimen tiap satuan luas penampang

Ak = A / F0 [Joule]

Dengan :

• R = radius lintasan ( mm )

• W = berat pendulum ( kgf )

• F0 = luas penampang ( mm2)

• α = sudut awal ( ° )

• β = sudut akhir ( ° )

• β0 = sudut akhir dry run ( ° )


Data dan hasil perhitungannya untuk spesimen tanpa perlakuan panas dan dengan

berbagai perlakuan panas disusun dalam bentuk tabel yang memuat data mengenai jenis

perlakuan, sudut dry run test, sudut pengujian, energi ideal, kerugian energi, energi aktual,

dan energi aktual per satuan luas.



BRAWIJAYA



PENGUJIAN KEKUATAN TARIK

Tujuan :

1. Mengetahui tegangan yield, tegangan ultimate, tegangan putus suatu bahan.

2. Mengetahui regangan yield, regangan ultimate, regangan putus suatu bahan.

3. Mengetahui Modulus Elastisitas dan kontraksi dari suatu bahan.

4. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap parameter di atas.

5. Mengetahui cara pengujian tarik.

Spesimen : Beton Esser

Bentuk dan dimensi sesuai dengan standar ASTM E 8


1. Mesin Uji Tarik

Alat ini digunakan untuk memberikan beban tarik kepada spesimen.

Spesifikasi Mesin Uji Tarik:

Merk : MFL Piuf – Und Me Bysteme GmbH D 6800 Mannheim

Kapasitas : 100 kN

Tipe : U PD 10

Tahun : 1982

Mesin ini memiliki tiga skala pengukuran beban, yaitu :

A : 0 – 20 kN

A + B : 0 – 50 kN

A + B + C : 0 – 100 kN



BRAWIJAYA



Keterangan Gambar :

1. Skala ukur pembebanan

2. Jarum pembebanan

3. Crane pengunci fluida

4. Crane pengatur kecepatan

tarik

5. Chuck lever

6. Chuck

7. Pengukur pertambahan

panjang specimen

Gambar 4.1 Mesin uji tarik

2. Dapur listrik


pendinginan (cooling) dalam dapur. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.3.

3. Tang penjepit


panas. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.4.

4. Bak pendingin

Digunakan sebagai tempat media pendingin spesimen pada perlakuan panas. Seperti


5. Drawing pen

Digunakan untuk menandai spesimen.

Gambar 4.2 Drawing pen



BRAWIJAYA



6. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur waktu holding. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.5.

7. Jangka Sorong


2.7

8. Kertas Gosok

Digunakan untuk membersihkan spesimen dari terak dan kotoran. Seperti

ditunjukkan pada gambar. 2.6.

9. Penggaris


2.8.



2. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses pendinginan

pada media tertentu

3. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan terak.

4. Dilakukan pengukuran dimensi spesimen, meliputi diameter awal dan panjang awal.

Kemudian spesimen dibagi ke dalam segmen – segmen dengan panjang masing – masing

5 mm.

5. Spesimen dipasang dengan erat pada alat uji.

6. Alat uji diatur pada kecepatan angkat 1,8 liter / menit, dengan pembebanan pada posisi A

+ B , skala pertambahan panjang 0 mm, dan jarum beban pada posisi nol.

7. Mesin dinyalakan, dan dilakukan pengamatan dengan teliti terhadap beban, pertambahan

panjang, dan perubahan diameter sampai spesimen patah.

8. Setelah patah, dilakukan pengukuran dimensi akhir spesimen.

Rumus yang digunakan :

1. Luas penampang

a. Luas penampang awal

𝐴0 = 𝜋

4× 𝐷0

2(𝑚𝑚2)



BRAWIJAYA



b. Luas penampang ultimate

𝐴𝑢 =𝜋

4× 𝐷𝑢

2(𝑚𝑚2)

c. Luas penampang saat patah

𝐴𝑓 =𝜋

4× 𝐷𝑓

2(𝑚𝑚2)

2. Regangan

a. Regangan ultimate rekayasa

휀𝑢 =𝑙𝑢 − 𝑙0

𝑙0× 100%

b. Regangan ultimate sejati

휀𝑢′ = 𝑙𝑛(휀𝑢 + 1) × 100%

c. Regangan patah rekayasa

휀𝑓 =𝑙𝑓 − 𝑙0

𝑙0× 100%

d. Regangan patah sejati

휀𝑓′ = (2 × ln

𝐷0

𝐷𝑓) × 100%

e. Titik yield = 0,2% × 𝑟𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑘𝑎𝑦𝑎𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

f. Regangan yield

휀𝑦 =𝑙𝑦 − 𝑙0

𝑙0× 100%

3. Tegangan

a. Tegangan ultimate rekayasa

𝜎𝑢 =𝑃𝑢

𝐴0 [N mm2⁄ ]

b. Tegangan ultimate sejati

𝜎𝑢′ =

𝑃𝑢

𝐴0× (휀𝑢 + 1) [N mm2⁄ ]

c. Tegangan patah rekayasa

𝜎𝑓 =𝑃𝑓

𝐴0 [N mm2⁄ ]

d. Tegangan patah sejati



BRAWIJAYA



𝜎𝑓′ =

𝑃𝑓

𝐴𝑓 [N mm2⁄ ]

e. Tegangan yield

𝜎𝑦 =𝑃𝑦

𝐴0 [N mm2⁄ ]

4. Kontraksi

𝑄 =𝐷0

2 − 𝐷𝑓2

𝐷02 × 100% [%]

5. Modulus elastisitas

𝐸 =𝜎𝑝

휀𝑝 [𝑁 𝑚𝑚2⁄ ]


Dari data spesimen tanpa perlakuan panas dan dengan perlakuan panas meliputi :

• Diameter awal ( D0 )

• Diameter ultimate ( Du )

• Diameter patah ( Df )

• Beban yield ( Py )

• Beban ultimate ( Pu )

• Beban patah ( Pf )

• Panjang awal ( l0 )

• Panjang ultimate ( lu )

• Panjang akhir ( lf )

dilakukan perhitungan dengan rumus – rumus yang ada.



BRAWIJAYA



Selanjutnya, data selama pengujian untuk spesimen tanpa perlakuan panas dan dengan

berbagai perlakuan panas disusun dalam bentuk tabel yang terdapat data panjang, beban,

diameter, luas penampang, tegangan rekayasa, tegangan sejati, regangan rekayasa, regangan

sejati, dan kontraksi. :

No. Panjang

(mm)

Beban

(N)

Diameter

(mm)

Luas

(mm2)

Teg.

Rekayasa

(N/ mm2)

Teg.

sejati

(N/ mm2)

Reg.

Rekayasa

(%)

Reg.

Sejati

(%)

Kontraksi

(%)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Kemudian dari tabel spesimen tanpa perlakuan panas dan dengan perlakuan panas, dibuat

delapan grafik yaitu :

1. Grafik Hubungan Tegangan (rekayasa + sejati) – regangan (rekayasa) pada Spesimen

Uji Tanpa Perlakuan

2. Grafik Grafik Hubungan Tegangan (rekayasa + sejati) – regangan (rekayasa) pada

Spesimen Uji dengan Perlakuan

3. Grafik Hubungan Regangan (rekayasa + Sejati) – Kontraksi pada Spesimen

Uji Tanpa Perlakuan



BRAWIJAYA



4. Grafik Hubungan Regangan (rekayasa + Sejati) – Kontraksi pada Spesimen Uji

dengan Perlakuan

5. Grafik Hubungan Tegangan (rekayasa + Sejati) – Kontraksi pada Spesimen Uji

Tanpa Perlakuan

6. Grafik Hubungan Tegangan (rekayasa + Sejati) – Kontraksi pada Spesimen Uji

dengan Perlakuan

7. Diagram Pengukuran Besar Diameter Spesimen Sebelum dan Sesudah Pengujian

pada Spesimen Tanpa Perlakuan

8. Diagram Pengukuran Besar Diameter Spesimen Sebelum dan Sesudah Pengujian

pada Spesimen dengan Perlakuan

9. Grafik hubungan antar perlakuan dengan tanpa perlakuan



BRAWIJAYA



PENGUJIAN KEMAMPUKERASAN

Tujuan :

1. Mengetahui kemampukerasan suatu bahan.

2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap kemampukerasan bahan.

3. Mengetahui pengaruh waktu penahanan terhadap kemampukerasan bahan.

4. Mengetahui cara menentukan kemampukerasan bahan.

Spesimen : Baja Assab 760


1. Bejana pendingin (Bejana Jominy)

Digunakan untuk mendinginkan benda uji dengan menyemprotkan air pada salah

satu ujung benda uji.

Keterangan Gambar

1. Penutup bejana Jominy

2. Keran aliran media pendingin

3. Pipa alir media pendingin

4. Saluran penyemprot

2. Dapur listrik

Digunakan untuk memberikan perlakuan panas (heat treatment) pada benda uji.

Seperti ditunjukkan pada gambar 2.3.

3. Kertas gosok

Digunakan untuk menghilangkan kotoran dan terak pada benda uji. Seperti




BRAWIJAYA



4. Tang penjepit

Digunakan untuk memindahkan benda uji setelah pemanasan dalam dapur listrik.

Seperti ditunjukkan pada gambar 2.4.

5. Centrifugal Sand Paper Machine

Digunakan untuk menghaluskan benda kerja. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.2.

6. Rockwell Type Hardness Tester

Digunakan untuk mengukur kekerasan. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.1.

7. Stopwatch

Digunakan untuk mengukur waktu holding. Seperti ditunjukkan pada gambar 2.5.

8. Jangka Sorong


2.7.

9. Penggaris


2.8.

10. Drawing Pen

Digunakan untuk menandai spesimen. Seperti ditunjukkan pada gambar 4.2



2. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses pendinginan.

Pendinginan dimulai dari salah satu ujung batang.

3. Setelah pendinginan selesai, spesimen dibersihkan dengan kertas gosok.

4. Haluskan permukaan benda kerja menggunakan centrifugal sand paper machine sampai

betul – betul rata dan halus dan siap diuji.

5. Spesimen dibagi menjadi 10 bagian dengan jarak – jarak 2; 4; 6; 8; 10; 15; 20; 30; 40;

60 mm dari ujung yang disemprot dan ditandai menggunakan Drawing Pen.

6. Kekerasan spesimen diukur dengan Rockwell Type Hardness Tester pada jarak – jarak

tersebut.

7. Siapkan perangkat uji kekerasan Rockwell C pada Universal Hardness Tester:

a. Memasang bandul beban (1471 N).

b. Memasang indentor intan.



BRAWIJAYA



c. Memasang benda kerja pada landasan

d. Atur tuas pada posisi Unloading

9. Putar turn wheel searah jarum jam secara perlahan hingga benda kerja menyentuh

indentor tanpa mengalami impact, sampai jarum besar berputar sebanyak tiga kali pada

skala C dan jarum kecil bergerak dari titik hitam menunju pada titik merah.

10. Dorong tuas pembebanan ke arah loading secara perlahan – lahan. Tunggu hingga jarum

besar pada skala berhenti dengan sendirinya.

11. Tunggu selama 10 detik dari saat berhentinya jarum, kemudian gerakkan tuas ke

unloading secara perlahan-lahan sampai maksimal. Dengan naiknya tuas, jarum ikut

berputar searah putaran jarum jam sampai akhirnya berhenti.

12. Baca harga kekerasan HRC pada saat jarum telah berhenti. Bacalah pada skala C yang

berwarna hitam.

13. Ulangi langkah 8-12 sampai didapat nilai kekerasan dari 10 bagian spesimen sesuai

dengan jarak yang ditentukan.

Pengolahan data adalah sebagai berikut.

Data disusun dalam tabel baik untuk spesimen tanpa perlakuan maupun spesimen yang

dipanaskan dan di-holding, kemudian ditentukan persamaan regresi eksponensialnya.

No Xi

(mm)

yi

(HRC)

Ln Yi Xi² Xi LnYi

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

∑



BRAWIJAYA



Nilai y adalah harga kekerasan pada suatu titik yang terlatak sejauh x dari ujung spesimen

yang diquenching dimana y merupakan fungsi x.

y = e ax +b

dimana a dan b adalah bilangan konstan dan e adalah bilangan natural = 2,7182

Apabila ada sejumlah data (n) maka :

ln yn = axn + b

Dengan demikian jumlah kuadrat deviasinya adalah :

S = { ln y1 – ( ax1 + b )}2 + {ln y2 – ( ax2 + b )}2 + …+ {ln yn – ( axn + b )}2

Dengan δ akan mencapai minimum bila :

ds / da = 0 dan ds / db = 0

Jika ds / da = 0 maka :

-2 (ln y1 – ax1 – b)x1 – 2(ln y2 – ax2 – b)x2 + …-2(ln yn – axn – b)xn = 0

(ln y1 – ax1 – b)x1 + (ln y2 – ax2 – b)x2 +…+ (ln yn – axn – b)xn = 0

x1.ln y1 – ax12 = bx1 + x2.ln y2 – ax2

2 + bx2 +…+ xn.ln yn – axn2 – bxn = 0

(x1.ln y1 + x2.ln y2+ …+ xn.ln yn) – a(x12 + x2

2 +…+ xn2) – b(x1 + x2 + xn) = 0

Sehingga Σ xi.ln yi - a Σxi2 - b Σxi = 0 ………. ( 1 )

Jika ds / db = 0

-2(ln y1 – ax1 – b) – 2(ln y2 – ax2 – b) + … – 2 (ln yn – axn – b) = 0

(ln y1 – ax1 – b) + (ln y2 – ax2 – b) + …. + (ln yn – axn – b) = 0

ln y1 – ax1 – b + ln y2 – ax2 – b + … + ln yn – axn – b = 0

(ln y1 + ln y2 + … + ln yn) – a( x1 + x2 + … + xn) – nb = 0

Sehingga Σ ln yi - a Σ xi – nb = 0 ………… ( 2 )

Dari rumus ( 1 ) dan ( 2 ) maka dapat dicari nilai a dan b sehingga nilai y yang merupakan

harga kekerasan pada suatu titik yang terletak sejauh x dari ujung spesimen yang di-

quenching dimana y merupakan fungsi x dapat diketahui.

Contoh Perhitungan

Persamaan:



BRAWIJAYA



• Xi Ln Yi – a ∑Xi2 – b ∑Xi = 0

……a – …..b = …………

• ∑ Ln Yi – a∑ Xi – nb = 0

….a – …. b = ……….

Eliminasi

…..a – ……b = ……….

b = ……..

a = ………

Tabel 5.3

Data Tanpa Perlakuan

No Xi

(mm)

Yi

= e ax + b

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

∑

Perhitungan

1. Yn = 𝑒aXn + b

Y1 = 𝑒𝑎𝑋1+ 𝑏

Persamaan:

• Xi Ln Yi – a ∑ Xi²– b ∑Xi = 0

..................................................................................................................................



BRAWIJAYA



• ∑ Ln Yi – a∑ Xi – nb = 0

...................................................................................................................................

Kemudian dilakukan pengolahan data, yaitu :

1. Pengolahan data kelompok

Dari data yang ada, dibuat grafik hubungan kekerasan – jarak penyemprotan untuk

spesimen tanpa perlakuan dan spesimen yang dipanaskan dan di-holding.

Contoh Diagram Pengujian Kemampukerasan



BRAWIJAYA



*Tabel distribusi frekuensi dilampirkan pada Laporan

Tabel Distribusi Z



BRAWIJAYA



Tabel Distribusi T



BRAWIJAYA



Tabel F

Documents

MODUL PRAKTIKUM - metfis.teknik.ub.ac.idmetfis.teknik.ub.ac.id/wp-content/uploads/2020/02/Modul-Metfis-Gan… · 1.3 Perlakuan Panas a. Perlakuan panas fisik b. Perlakuan panas