Deri Andika Bangun13713014LAPORAN PRAKTIKUMLABORATORIUM TEKNIK MATERIAL IMODUL F UJI IMPAKOleh :Nama : Deri Andika Bangun

NIM : 13713014

Kelompok : 6 (enam)

Anggota (NIM) : :M. Anugrah Perdana (13712013) Deri Andika Bangun (13713014) Riansyah Fikri P.A (13713038) Khalis Khalief M (13713036) Intan Khalida Lukman (137130

Tanggal Praktikum: 04 Maret 2015

Tanggal Penyerahan Laporan : 10 Maret 2015

Nama Asisten (NIM): Hadi Winata (13711032)

LABORATORIUM METALURGI DAN TEKNIK MATERIALPROGRAM STUDI TEKNIK MATERIALFAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARAINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2015BAB I PENDAHULUAN1. Latar BelakangSifat mekanik material timbul ketika suatu material menerima gaya fisika atau beban. Dalam perencanaan material di industri permesinan, salah satu aspek yang diperhatikan adalah kemampuan material menerima beban kejut atau beban kecepatan tinggi. Informasi mengenai kekuatan material saja tidak cukup untuk memprediksi kegagalannya, karena pada kondisi tertentu, sebuah material yang biasanya dikenal ulet bisa tiba-tiba gagal dengan deformasi plastis yang sangat kecil atau patah getas. Uji mekanik yang digunakan untuk menentukan sifat material tersebut disebut uji impak.Uji impak dilakukan pada keadaan yang ditentukan sedemikian rupa agar dapat merepresetasikan kasus kondisi tersebut, yaitu dilakukan (1.) Uji pada berbagai macam termperatur, terutama temperature rendah, (2.) Beban diberikan pada kecepatan pembebanan dan dengan regangan tinggi. (3.) Beban yang diberikan berupa tegangan triaksial, (direpresentasikan dengan adanya takikan).

2. Tujuan Praktikum

1. Menentukan temperature transisi material2. Mengetahui pengaruh struktur kristal terhadap harga impak

BAB IITEORI DASARPengujian impak digunakan untuk menganalisa kegagalan material berupa patahan getas atau ulet. Perbeedaan tipe patahan berkaitan dengan deformasi yang dialami material. Patah getas atau ulet dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu;a. Tegangan tiga sumbub. Temperature rendahc. Kecepatan pembebananUntuk membuat tegangan tiga sumbu maka specimen uji impak dibuat dengan takikan (notch). Pada alat uji impak terdapat pendulum yang akan memukul specimen dengan kecepatan tertentu. Untuk mengetahui pengaruh temperature maka pengujian dapat dilakukan pada temperature yang berbeda-beda.Pengujian impak yang dilakukan pada praktikum ini menggunakan standar pengujian impak ASTM E23.Ada dua metode pengujian yaitu metode Charpy dan Izzod. Metode Charpy luas digunakan di Amerika Serikat dan metode Izzod banyak digunakan di Eropa. Perbedaan antara kedua metode ini ialah : a. Bentuk specimenb. Cara peletakan specimen pada alat uji impakc. Skala energy yang diserap oleh specimen

Prinsip pengujian impak ialah mengukur perbedaan energy yang dimiliki pendulum dan energy yang diserap oleh material . Perbedaan energy ditandai dengan perbedaan tinggi pendulum sebelum dan sesudah mengenai specimen. Ketika pendulum mencapai ketinggian h maka pendulum mempunyai energy potensial EP=m.g.h . Spesimen akan mnyerap energy kinetic pendulum dan menyebabkan energy pendulum menjadi berkurang dan ketinggian menjadi h . perbedaan ketinggian ini akan terbaca di skala sebagai energy yang diserap material. Prinsip pengujian impak Gambar 1. Prinsip pengujian impak

ini sama baik metode Charpy atau Izzod.Spesimen yang digunakan pada pengujian impak ialah specimen yang mempunyai notch. Pada metode Charpy dan Izzod terdapat perbedaan dalam penggunaan specimen.

Gambar 2. Spesimen uji impak Charpy dan peletakan specimen di alat uji impak

Gambar 2. Spesimen uji impak Izzod dan peletakan specimen di alat uji impak

Perbedaan cara peletakan specimen pada alat uji impak membuat perbedaan skala energy antara Charpy dan Izzod. Pada metode Charpy, setiap tumpuan spesimen akan mempunya gaya reaksi sebesar setengah ( F) dari beban impak yang diterima spesimen (F).

Pada metode Izzod, tumpuan spesimen akan menerima gaya sebesar beban impak yang diterima spesimen (F).

Kedua perbedaan tersebut membuat skala energi pada metode Izzod mempunyai besar dua kali daripada metode Charpy. Hal ini pula yang menyebabkak metode Charpy lebih efektif karena rentang energi yang dapat diukur dapat lebih besar daripada metode Izzod dan gaya reaksi pada alat uji impak juga lebih kecil.Kedua perbedaan tersebut membuat skala energi pada metode Izzod mempunyai besar dua kali daripada metode Charpy. Hal ini pula yang menyebabkak metode Charpy lebih efektif karena rentang energi yang dapat diukur dapat lebih besar daripada metode Izzod dan gaya reaksi pada alat uji impak juga lebih kecil. Beberapa hal yang mempengaruhi temperature transisi dari sebuah material adalah :1. Komposisi dari material yang diuji2. Ukuran butir dari material yang diuji3. Struktur dari Kristal material yang diuji4. Orientasi Butir material yang diuji.Sebagai contoh efek komposisi material mempengaruhi temperature transisi adalah sebagai berikut :Saat spesimen diberikan beban sebanyak 20 Joule saat specimen baja tersebut ditambahkan 0,1% carbon, maka temperature transisinya akan bertambah sebanyak 14 derajat celcius. Pada Manganese setiap kenaikan 0,1% karbon pada 20 J Energi, akan mengurangi temperature transisi sebanyak 5 derajat celcius. Salah satu contoh lain adalah komposisi antara besi dan oksigen. Saat diberikan oksigen maka takikan akan menjadi menguat. Penambahan 0,001% oksigen menjadi 0.057% oksigen dari besi tersebut bisa mengubah temperature transisi dari 15 derajat celcius menjadi 340 derajat celcius.Besarnya butir juga bisa mempengaruhi temperature transisi dari sebuah specimen. Hal ini dikarenakan butir yang lebih besar bisa menyerap energy lebih banyak dari pada butir yang lebih kecil melalui vibrasi. Sebagai contoh penambahan satu astm unit besar butir bisa mengurangi 16 derajat celcius temperature transisi dari baja ringan.

Kurva diatas adalah kurva dari berubahnya temperature transisi dikarenakan berubahnya orientasi butir dari specimen. Hal ini kembali dipengaruhi oleh besar butir dari specimen tersebur. Saat specimen sedang di orientasikan pada arah longitudinal maka besar butir akan membesar.

Hal terakhir yang mempengaruhi temperature transisi adalah struktur Kristal dari specimen yang diuji. FCC (Face Centered Cubic) tidak mempunyai temperature transisi dan sangat kuat strukturnya. Hal ini dikarenakan FCC mempunyai struktur Kristal yang mempunyai bidang selip yang lebih sedikit dibandingkan dengan struktur BCC (Body Centered Cubic). Bidang selip sangat berpengaruh terhadap ketangguhan dari material itu sendiri.Skema dari pengujian impak ini menggunakan prinsip kekekalan energi. Dengan menghitung energi potensial maksimum saat pendulum berada di ketinggian maksimum, serta perubahannya menjadi energi kinetik saat bergerak menumbuk specimen, dan sisa energi kinetik yang ada untuk menggerakkannya ke ketinggian maksimum pendulum. Sehingga bisa diukur berapa yang diserap dengan cara membandingkan ketinggian maksimum pendulum setelah menumbuk specimen dengan ketinggian sebelum bergerak. Untuk mengukurnya kita menghitung sudut saat jatuh dan sudut saat mengangkat. Dalam pengujian yg kita lakukan dengan metode charpy, specimen ditaruh di tumpuan 2 titik dan menumbuk nya tepat di belakang notch.Setelah melakukan percobaan, sifat mekanik yang dapat kita amati dari uji impak adalah ketangguhan (toughness) dari material tersebut. Nilai ketangguhan yang didapat berasal dari energy yang terserap oleh material tersebut sampai patah. Nilai dari strain rate juga dapat memengaruhi patahan. Keuletan (ductility) adalah sifat mekanik lain yang dapat kita amati. Keuletan dari material tersebut dapat dilihat dari bentuk patahan yang bias kita amati pada permukaan patahan. Patahan yang dapat terlihat dibagi menjadi 3 bentuk patahan, yaitu fibrous, granular, dan mixed.

Dari sifat mekanik yang dapat diperoleh, yang bersifat kuantitatif adalah toughness, dan yang bersifat kualitatif adalah keuletan.

BAB IIIDATA PERCOBAAN

Tabel data AlumuniumSpesimenPanjang (cm)Lebar (cm)Tinggi (cm)Notch (cm)Energi (J)Temperatur ( )

163.639.89.88.0675426.1

261.69.459.57.752540

362.19.89.885880

463.99.559.67.9521-40

563.559.559.5820-20

Tabel data bajaSpesimenPanjang (cm)Lebar (cm)Tinggi (cm)Notch (cm)Energi (J)Temperatur ( )

163.639.89.88.0673126.1

261.69.459.57.756440

362.19.89.887280

463.99.559.67.954-40

563.559.559.5810-80

Perhitungan Harga Impak

Contoh : Alumunium no.1

Tabel data harga impak alumuniumSpesimenLebar (cm)Tinggi (cm)Notch (cm)Energi (J)Temperature ( )Luas notch (mm2)HI (J/mm2)

19.89.88.0675426.179.05660.683055

29.459.57.75254073.23750.341355

39.89.88588078.40.739796

49.559.67.9521-4075.92250.276598

59.559.5820-2076.40.26178

Tabel data harga impak bajaSpesimenLebar (cm)Tinggi (cm)Notch (cm)Energi (J)Temperature ( )Luas notch (mm2)HI (J/mm2)

19.89.88.0673126.179.05660.392124

29.459.57.75644073.23750.873869

39.89.88728078.40.918367

49.559.67.954-2075.92250.052685

59.559.5810-4076.40.13089

Patahan Material

BAB IVANALISIS DATADari table Harga Impak vs temperature dapat dilihat kurva temperature transisi baja lebih curam daripada alumunium. Pada kurva harga impak tersebut terdapat anomaly pada kurva harga impak alumunium. Pada suhu 40 harga impak alumunium bernilai sangat kecil ( lebih kecil dari 26.1 ) . Nilai energy impak ini kemungkinan besar disebabkan oleh pembacaan skala yang tidak tepat. Pada alat uji impak, skala energy charpy bertimpa dengan skala lain yang nilainya hampir 2 kali lipat dari skala Charpy. Jika menggunakan asumsi tersebut, maka kurva harga impak yg mungkin terjadi ialah sebagai berikut:

Selain kesalahan pembacaan skala, hal yang berbeda antara kurva dan teori ialah baik di kedua material, harga impak di temperature -40 lebih besar daripada harga impak di temperature -20 . Hal ini dapat dijelaskan karena perbedaan energy impak yang kecil (selisih energy < 10 J sehingga galat dapat terjadi. Dari kurva yang telah didapat (bukan kurva asumsi) , terlihat bahwa pada suhu tinggi energy impak yang dapat ditahan baja lebih besar daripada alumunium. Tetapi pada temperature rendah, alumunium lebih banyak menahan energy daripada baja. Fenomena ini disebabkan karena baja mempunyai ketangguhan yang besar (lebih besar daripada alumunium), maka pada suhu tinggi baja dapat menahan energy impak lebih besar daripada alumunium. Tetapi karena alumunium bersifat lebih ulet dari baja, maka pada suhu rendah alumunium dapat menahan energy lebih besar.Temperature transisi kedua material didapat dari kurva asumsi. Hal ini disebabkan di kurva yng sebenarnya, alumunium menunjukkan ketidakwajaran yang tidak bisa terjadi, yaitu adanya perbedaan harga impak yang tidak konsisten terhadap temperature. Temperatur transisi baja lebih kecil daripada alumunium. Artinya material baja dapat berubah sifat dari patah ulet ke patah getas walaupun penurunan temperature yang sedikit ( antara temperature 20 - 40 ). Fenomena ini konsisten dengan teori bahwa temperature transisi baja lebih kecil daripada alumunium. Secara teori, alumunium tidak mempunyai temperature transisi, tetapi dari kurva didapat alumunium mempunyai temperature transisi antara -20 - 20 . karena rentang temperature yang besar, kesalahan ini dapat diakibatkan karena dari rentang suhu tersebut tidak ada data lain yang dimiliki sehingga pada grafik menunjukkan seolah-olah terdapat temperature transisi pada material alumunium.Dari grafik diatas terlihat bahwa alumunium sebagai logam yang memiliki struktur kristal FCC memiliki termperatur transisi yang lebih besar dan sebaliknya pada baja sebagai logam BCC mempunyai temperature transisi yang lebih kecil.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan 1. Material baja mempunyai temperature transisi yang kecil dibandingkan dengan alumunium. Temperature transisi baja berada pada rentang antara temperatur 20 - 40 sedangkan pada alumunium temperature transisi berada antara -20 - 20 .2. Material dengan struktur kristal FCC (alumunium) mempunyai temperature transisi yang lebih besar daripada material yang mempunyai struktur kristal BCC (baja).

Saran Setiap material mempunyai sifat yang berbeda-beda pada temperature tertentu atau pada pembebanan yang berbeda. Pengujian impak menunjukkan sifat material ini dapat diketahui dengan berbagai variasi percobaan. Dalam memilih material terlebih yang bekerja pada suhu yang rendah, sifat material dan jenih patahan hendaknya sangat diperhatikan karena berdampak sangat besar pada performa material ketika digunakan.

DAFTAR PUSTAKA1. American Standard Testing and Materials. 2005. Volume 03 Section E23 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials. USA2. Callister, William D. 2011. Materials Science and Engineering : an Introduction. 8th edition. USA : John Wiley & Sons, Inc.3. Dieter, G.E. 1988. Mechanical Metallurgy, SI Metric Edition. McGraw Hill

LAMPIRANTugasPengaruh Komposisi terhadap Temperatur Transisi

Salah satu factor yang mempengaruhi nilai temperature transisi ialah komposisi material. Penambahan atau pengurangan kadar karbon dan mangan menghasilkan perubahan temperature transisi yang signifikan. Sebagai contoh pada energy 20 J untuk metoda Charpy temperature transisi bertambah 14 C setiap penambahan 0.1% karbon. Tetapi setiap penambahan 0.1% mangan, temperature transisi berkurang sekitar 5C . Bertambahnya kadar karbon juga berdampak pada energy maksimum yang dapat diterima material dan bentuk kurva temperature transisi.

Selain karbon dan mangan, unsur lain yang berpengaruh pada temperature transisi ialah fosfor, nikel, silicon dan molybdenum.