Download - Modul v (Uji Mekanik)
MECHANICAL PROPERTIES
PENGUJIAN MEKANIK Hairul Arsyad
Pengujian Tarik-Tekan
Pengujian Kekerasan
Pengujian Puntir
Pengujian Impak
Uji Keausan
Uji Bending
Uji Fatik
UJI TARIK (TENSILE TEST)
GAMBAR MESIN UJI TARIK
Pengujian tarik adalah pengujian yang bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik dari bahan. Kekuatan tarik dari bahan merupakan kekuatan yang dijadikan ukuran kemampuan bahan dalam aplikasi. Berdasarkan nilai kekuatan tarik bahan para perancang elemen-elemen mesin mendisain kebutuhan materialnya. Bentuk spesimen UJI TARIK harus standar menurut ASTM, AISI, SII ataupun JIS
TENSILE TESTERAlat UJI TARIK
Test :
graph
Methode : Workmaterial : . Standard Spec. Load :
Grafik Tegangan ReganganstartPHYSICAL METALLURGY LABORATORY
Name :
Signature .
Load Rate :
Beban :
Persamaan Tegangan & Regangan = P/A = L0 / (L0 L1)
Dimensi Spesimen
Kecepatan penarikan :
W t
R
d
P
Lo
KEKUTAN TARIK BAHAN TIDAK SELALU SAMA UNTUK SETIAP ARAH
Tegangan, S
Su
SBSy
e
Regangan
Apabila bahan mengalami tarikan hingga daerah plastisnya, kemudian gaya tarik dihilangkan maka bahan akan mengalami pertambahan regangan permanen.
Kurva Teg-Reg Sebenarnya (True StressStrain Curve)
KETANGGUHAN BAHAN (TOUGHNESS)
Utk Material Rapuh
Utk Material Ulet
Tegangan,
u
By
Regangan,
HARDNESS(Kekerasan)Kekerasan merupakan sifat suatu bahan untuk bertahan terhadap goresan atau indentasi bahan lain yang lebih kerasKekerasan mengindikasikan ketahanan aus dari suatu bahan (contoh : Hook, bearing, dll)
Kekerasan Bahan adalah kemampuan atau ketahanan dari bahan terhadap deformasi plastis (perubahan bentuk tetap) akibat pembebanan pada permukaannya
Metode Pengujian : Metode Goresan Metode Dinamik
Metode Penekanan Brinell Rockwell
Metode Penekanan Vickers
Shores ScleroscopeSemakin tinggi lentingan semakin keras material
Speciment A
Speciment B
Cara Pengujian Kekerasan 1. Spesimen ditekan dengan gaya F Brinell/Rockwell :Fyang kecil pada bola baja 2. Spesimen ditekan dengan gaya F yang lebih besar pada bola baja 3. Spesimen dibiarkan mengalami penekanan selama 4 detik (HRB) atau 15 detik (HB) 4. Gaya dihilangkan, Bola baja mengalami pelentingan kecil 5. Bola baja diangkat dan nampak bekas penekanan (HRB ditentukan jarum pengukur) 6. HB dihitung dengan mengukur luas bekas penekananspeciment
00:00:04 00:00:03 00:00:02 00:00:01 00:00:00
D : diameter bola baja [mm] d : diameter indentasi [mm] t : kedalaman indentasi [mm]
HB = F/ DtX = 0.5D t
x d t
X = ((0.5D)2 (0.5d)2 )X = 0.5 (D2 d2 )
t = 0.5D- 0.5(D2 d2 )HB = 2F/ D(D-(D2-d2))speciment
Brinell indentation process. (a) Schematic of the principle of the Brinell indentation process. (b) Brinell indentation with measuring scale in millimeters
INDENTOR : Kerucut intan dan bola baja BEBAN : 60, 100, 150 kg SKALA : A, B, C, D, E sampai V, Skala A ditujukan pada logam-logam, yang sangat keras dengan penetrasi kerucut intan beban 60 kg. Skala B ditujukan untuk logam-logam yang lebih lunak menggunakan bola baja 1/16 inci beban 100 kg. Skala C ditujukan untuk pengukuran kekerasan baja yang telah dikeraskan dengan kerucut intan beban 150 kg dan seterusnya.
Teknik Pengujian :
VickersMicrohardnessTop viewd1 d1
ASTM E 10-66Side view136
HV=1.854
P/d12
Indenter :Diamond Pyramid
Teknik Pengujian :
Side view120
RockwellASTM E 10-66Top view
Load :
Indenter :
Diamond Cone (1/16, 1/8, 1/4, 1/2 inchi 60 kg, 100 kg, 150 kg diameter)
GAMBAR INDENTOR JENIS KERUCUT INTAN
MESIN UJI KEKERASAN ROCKWELL BUATAN INSTRON
PENGUJIAN KEKERASAN DARI SEBUAH POROS DENGAN MENGGUNAKAN DUDUKAN (ANVIL SUPPORT)
Teknik Pengujian :
KnoopMicrohardnessTop viewb
ASTM E 10-66Side viewt
l
HK = 14.2 P/l2
Indenter :Diamond Pyramid
Untuk baja karbon dengan kekerasan < HB 175 u = 0,356 x HB kg/mm2 Untuk baja karbon dengan kekerasan > HB 175 u = 0,346 x HB kg/mm2 Untuk baja crom nikkel pada karbon yang berbeda Cr 1,5% Ni 0,5 % u = (0,48 x HB 15,5) kg/mm2 Untuk Nr 3,5%, 1% Cr; Karbon yang berbeda-beda u = (0,5 x HB 23,3) kg/mm2 Untuk baja vanadium dengan karbon yang berbeda-beda u = (0,5 x HB 20,5) kg/mm2
IMPACT TESTPENGUJIAN KETANGGUHAN
TOUGHNESS :Kemampuan material menyerap energi tanpa patah/retak. Uji Impak adalah pengujian untuk mengetahui ketahanan bahan terhadap beban tiba-tibaKETANGGUHAN BAHAN DIPENGARUHI OLEH:
1. Kecepatan gaya atau beban2. Sensivitas Takik (V dan U) 3. Temperatur
Specimen types and test configurations for pendulum impact toughness tests. (a) Charpy method. (b) Izod method
Charpy MethodeF
Izod MethodeF
Standard Impact TestASTM E 23
t
T
Impact Energy (m x g x H)/ADimensi Spesimen P = 10 mm T = 10 mm L = 55 mm t = 2 mm
P
l
t T
P
l
General configuration of anvils and specimen in Charpy test
Dimensional details of Charpy test specimens most commonly used for evaluation of notch toughness. (a) V-notch specimen (ASTM E 23 and ISO 148). (b) Keyhole specimen (ASTM E 23). (c) Unotch specimen (ASTM E 23 and ISO 83)
BEBAN
KETERANGAN ALATLENGAN AYUN
LPENUNJUK SIMPANGAN / ENERGY
H1
Beban m = 300 kg
Panjang lengan L = 100 cmBODY
H2SPESIMEN PENUMPU SPESIMEN
Sudut angkat = 160o Tinggi angkat H1=194 cm H2 = Tinggi ayun = Sudut ayun
BED
Uk
KALIBRASICARA KALIBRASI : Beban diayunkan tanpa spesimen Sudut angkat, =160o
Karena tidak terjadi tumbukan, lengan berayun pada sudut maksimum atau energi minimum Bila tidak mencapai maksimum maka selisih energi, Uk menjadi nilai kalibrasi alat
PERSAMAAN IMPACT ENERGYR sin ( -90) R + R sin ( -90) R + R sin ( 90)
I = (m x g x H)/ARP
Impact Energy :
R sin ( 90)
[J]
H1 = R + R sin ( -90) H2 = R + R sin ( 90) H = H1 H2 = R (sin ( -90) - sin ( 90) )T t
A = Luas penampang melintang spesimen A = P x (T t)
110o
Top View Top View
Untuk melihat sifat bahan terhadap beban tiba-tiba, dilakukan pengujian impak, dan gejala patah getas pada logam banyak dijumpai bila logam dibebani secara tibatiba berupa pukulan. Gejala ini dapat disebabkan oleh 3 hal yaitu : 1. Konsentrasi tegangan karena ada takikan 2. Kecepatan regangan yang tinggi 3. Temperatur rendah
TEMPERATUR TRANSISI ULET KE GETASIMPACT ENERGY steel
TEMPERATURE
FATIGUE TESTPENGUJIAN KELELAHAN
Pengertian FATIKIstilah bahasa :Fatigue = (kb) kelelahan, keletihan
Istilah Teknik :Fatigue = kelelahan bahan akibat mengalami beban siklik
Pengertian FATIKKelelahan bahan akibat mengalami beban siklik Beban dapat berupa : Gaya, Tegangan/tekanan, Temperatur, dsb. Selain faktor pembebanan siklik, Siklik : Beban yang terjadi secara berulang , fluktuatif faktor-faktor lain adalah : bolak-balik atau acakNotch dan berlangsung jutaan atau (takik, geometri) dan milyaran kali faktor metalurgis (inklusi, impuritis) Terjadi pada : elemen mesin otomotif, pesawat terbang, motor dan turbin, dll
+ 0 -
TeganganBolak Balik
Jenis Tegangan SiklikTegangan siklik dapat menurunkan kemampuan deformasi plastik suatu bahan sehingga terjadi patah fatik pada beban dibawah u atau bahkan dibawah y
TeganganBerulang
0 waktu
Tegangan Fluktuasi
0
Kekuatan FATIKKekuatan Fatik adalah batas kekuatan dimana bahan tidak mengalami gagal (patah, pecah, retak) karena beban siklik
Types of Fatigue
low cycle fatigue
- high loads short Nf (104-105 cycles)
high cycle fatigue
low loads long Nf (>105)
Occurs under dynamic stresses 90% of metal failures occur in fatigue! Occurs in all kinds of materials Usually breaks .; no, or very little, observable plastic deformation (some micro-deformation).
Alat Uji Kekuatan FATIKindikator motor spesimen
beban
R.R. Moore ReversedBending Fatigue Machine
Prinsip Pengujian :Spesimen mengalami : Bending Rotasi secara bersamaan
R.R. Moore ReversedBending Fatigue Machine
Prinsip Pengujian :+ 0
waktu
-
Bending yang terjadi pada spesimen yang sedang berotasi menimbulkan gaya tekan dan tarik silih berganti dengan besar yang sama
Bending Moment Diagram
Hasil Pengujian :KURVA S N Tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh material tanpa mengalami patah pada berapapun siklus disebut endurance limitStress amplitude, S [Mpa]500 400 300 200 100
1045 steel Endurance limit
2014-T6 Aluminium alloy
104
105
106
107
108
109
1010
Number of Cycles [N]