6. Tegangan Alir Logam
� Tegangan alir adalah
Metal Forming(Pembentukan
Logam)
6.1 Konsep Tegangan Alir
Besar gaya Pembentukan
Besar gaya Perlawanan
Material terhadap deformasi
plastis(Flow Stress)
1.Literatur berdasarkan
pengujian logam
2. Pengujian logam
(research)
� Tegangan alir adalah
- perlawanan bahan terhadap deformasi plastis.
- sifat bahan yang menyatakan ketahanan material terhadap
deformasi plastis.
� Dalam membentuk logam, tegangan yang dibutuhkan harus
melampaui batas luluh material yang dibentuk (harga tegangan alir
material) dan konstruksi mesin harus tidak terdeformasi plastis
(tegangannya di bawah tegangan luluh)
� Data tegangan alir didapatkan dari hasil pengujian mekanik (uji tarik, uji tekan) berupa kurva alir
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Tegangan Alir (flow stress) dinyatakan sebagai kurva
tegangan-regangan pada daerah plastis yang menyatakan
ketahanan material terhadap deformasi plastis
Gambar (a) Hubungan antara beban dan perpanjangan atau tegangan –
regangan nominal untuk logam ulet selama uji tarik
(b) Perbesaran sumbu regangan untuk menunjukkan daerah elastis
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
A. Uji Tarik A.1 Tegangan-Regangan Teknis( Engineering stress-strain)
� Tegangan,σ = F /A0
(F=gaya, A0= luas awal)
� Tegangan maks., σu = Fu / A0
(Fu: gaya maks. )
� Regangan teknis, e=(∆L /L )x100%
Gambar skema hasil uji tarik
� Regangan teknis, e=(∆Lf/L0)x100%
(∆Lf =Lf - L0 ; Lf: panjang saat patah ;
L0:panjang awal)
� Reduksi penampang,
q=(∆Af/A0)x100%
(∆Af =Af - A0 ; Af: luas saat patah ; A0:luas
awal)
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
A. Uji Tarik A.2 Tegangan-Regangan Sejati( True stress-strain)
�Tegangan,σ S = F /Ai
(F=gaya, Ai= luas saat itu)
� Volume=konstan, maka
A0.L0=A1.L1
Tegangan sebenarnya, σ = σ (1+e)
Gambar skema hasil uji tarik
�Tegangan sebenarnya, σs = σteknis (1+e)
� Regangan sejati, ε = ln (Li/L0)
(Li =L0 + ∆L ; Li: panjang sesaat ;
L0:panjang awal)
� Regangan sejati, ε = ln (Li/L0)=ln
(1+e)Pengecilan beban tarik setelah beban maksimum adalah karena
terjadinya pengecilan setempat.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Necking, pengecilan penampang menyerupai leher
Mulai terjadi necking
Mulai terjadi necking setelah pembebanan maksimum
�Dalam mengkaji proses pembentukan logam harus
digunakan konsep tegangan sebenarnya dan regangan
sebenarnya karena dapat menunjukkan perubahan
bentuk yang sebenarnya (benarkah ?)
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Manakah yang lebih baik digunakan tegangan-regangan teknis atau
yang sebenarnya ?
�Pada proses rolling billet dua tahap sbb:
e(I+II)=(150-100)/100=0.50
ε(I+II)=ln(150/100)=0.405
Proses L0(mm) Li(mm) e ε
Proses I 100 120 0.20 ln(120/100)=0.182
Proses II 120 150 0.25 ln(150/120)=0.223
eI + eII ≠ e(I+II)
0.20 + 0.25 ≠ 0.50
Teg.-Reg. Teknisε I + ε II = ε(I+II)
0.182 + 0.223 = 0.405
Teg.-Reg. Sebenarnya:
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
B. Uji TekanTak terdeformasi karena
gesekan µF
Volume konstan:
d02. h0 = d2.h
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
6.2 Pengaruh Regangan
HWP:Hot Working Process
(Proses Pengerjaan Panas)
CWP:Cold Working Process
(Proses Pengerjaan Dingin)
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
6.3 Pengaruh Temperatur
Perubahan tegangan-regangan teknis pada baja
karbon sedang (0.12~0.30%C) di berbagai suhuEfek suhu terhadap kekuatan luluh material
BCC, Ta, W, Mo, Fe dan FCC Ni
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
6.4 Pengaruh Laju Regangan (Strain Rate)
Tegangan alir pada regangan 0.002
vs kecepatan regangan untuk
A6063-O
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Tegangan alir dipengaruhi oleh besar regangan
6.5 Tegangan Alir pada Pengerjaan Dingin
Gabungan diagram
σ-ε untuk
kumpulan kawat
besi yang diproses
wire drawing
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Persamaan tegangan-
regangan alir sejati
σ = E.ε 1.0
σ = K.ε n (pers. umum)
Untuk daerah elastis:
K = E (modulus
elastisitas)=σ/ε=konstan
dan n=1.0
σ = E.ε 1.0
(untuk daerah elastis,
daerah I)
σ σ σ σ = K .ε ε ε ε n
(untuk daerah plastis,
daerah II dan III)
K: nilai tegangan pada
εεεε=1.0
Perilaku tegangan-regangan sejati Aluminium A1100-O
yang diuji pada uji tarik dan digambar pada koordinat
logaritma. (R.M. Caddell, R. Sowerby, 1969)
Catatan: 1 psi: 6.89x103 PaProses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
6.6 Tegangan Alir pada Temperatur Tinggi
Tegangan alir dipengaruhi oleh temperatur dan
sensitivitas pada laju regangan
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Dalam praktek:
Harga tegangan alir berbagai jenis logam dan paduan
dapat diperoleh dari literatur atau langsung dari
pengujian mekanik (uji tarik, uji tekan dll.)
Untuk pengerjaan dingin:
Hanya perlu data tegangan alir sebagai fungsi dari Hanya perlu data tegangan alir sebagai fungsi dari
regangan.
Untuk pengerjaan panas:
Diperlukan data tegangan alir pada temperatur dan
laju regangan yang digunakan pada proses
pembentukannya.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Sumber literatur untuk semua bahan di slide ini:
UcapanUcapanUcapanUcapan TerimaTerimaTerimaTerima kasihkasihkasihkasih kepadakepadakepadakepada Para Para Para Para PenulisPenulisPenulisPenulis sumbersumbersumbersumber
literaturliteraturliteraturliteratur untukuntukuntukuntuk slide slide slide slide iniiniiniini
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
1. Siswosuwarno, Mardjono, “Teknik Pembentukan”, FTI. ITB.
2. ASM International, 2005, ”ASM Handbook Vol.14A:
Metalworking: Bulk Forming”, ASM International
3. Hosford, William F. & Caddel, Robert M, “Metal Forming
Mechanics and Metallurgy Third Edition” Cambridge
University Press.