PENGUJIAN TARIK

Oleh :Farid Widi Arfika

2406 100 013

Mekanika Metalurgi 2010

Teknik FisikaFakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Tujuan Uji Tarik

Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dan perubahan

perubahannya

Definisi Stress – Strain Load, P

P

Area Ao

Lo

L/2

L/2

Direct Stress - Tension Direct Stress - Compression

S P

Ao

e L

Lo

Engineering Stress

Engineering Strain

Poisson’s Ratio

RANGES

0.25 – 0.27 for Cast Iron

0.27 – 0.30 for Steel

0.30 – 0.33 for Aluminum and TitaniumALLONGITUDIN

TRANSVERSE

o

ofAX

o

ofLAT

L

LL

h

hh

Poisson’s Ratio

Shear Stress and Strain

Shear Stress, Shear Strain,

shear stress, t = Shear Load / Areashear strain, g = angle of deformation (radians)shear modulus, G = t / g (elastic region)

GShea

r Str

ess

Shear Strain

Modulus of Rigidity in Shear

Measure of resistance to shear deformation.

)(,

12

EGG

Engineering Stress-Strain CurveElongation

0.2% offset yield stress

Proportional Limit

E

E

(Ultimate)

Engineering Strain, e = DL/Lo)

Engi

neer

ing

Stre

ss, S

=P/A

o

Sy

Su

11

Tegangan dan Regangan dari Bahan baja lunak

tegangan ultimate

tegangan luluhlimit proporsional

D

CBE

A.

daerahlinier

luluh atauplastis

sempurna

Stranihardening

Necking

O

12

– Mulai dari O ke A = garis lurus berarti linier atau proporsional disebut modulus elastisitas

– Titik B titik luluh

– Antara B dan C terjadi perpanjangan tanpa ada pertambahan gaya tarik disebut plastis sempurna

• Utk material logam, umumnya deformasi elastis terjadi < 0,005 regangan

• Regangan > 0,005 terjadi deformasi plastis (deformasi permanen)

E

Engineering Stress-Strain CurveElongation

0.2% offset yield stress

Proportional Limit

E

E

(Ultimate)

Engineering Strain, e = DL/Lo)

Engi

neer

ing

Stre

ss, S

=P/A

o

Sy

Su

Example: find yield strength, ultimate strength and modulus of elasticity:

Example: find yield strength and ultimate for material that does not exhibit knee behavior

Logam Kekuatan luluh (MPa)

Kekuatan tarik (MPa)

Keuletan %El.

Au - 130 45

Al 28 69 45

Cu 69 200 45

Fe 130 262 45

Ni 138 480 40

Ti 240 330 30

Mo 565 655 35

Elastic and Plastic StrainSt

ress

StrainPlastic

Elasticeeep

P

Total Strain

(e,S) e ee ep

ee S

Eep e ee

The 0.2% offset yield stressis the stress that gives a plastic(permanent) strain of 0.002.

Ductile Vs Brittle Materials• Ductile if EL%>8% (approximately)• Brittle if EL% < 5% (approximately)

X

XXA

B C

XD Brittle Ductile

A & B C & D

Engi

neer

ing

Stre

ss

Engineering Strain

Keuletan (Ductility) - EL% & AR%

• Elongation

• Area Reduction

EL% L f Lo

Lo

x 100

AR% Ao A f

Ao

x 100

Lo

Ao

Lf

Af

Brittle Materials

The stress-deflection curve for MgO obtained from a bend test.

Ketangguan (Toughness), Ut

Engineering Strain, e = DL/Lo)

Engi

neer

ing

Stre

ss, S

=P/A

o

X

100

%

2

)( ELSS

deSU

uy

e

o

t

f

SuSy

X

Kelentingan (Resilience), Ur

Engineering Strain, e = DL/Lo)

Engi

neer

ing

Stre

ss, S

=P/A

o

Ur S deo

e y

Sy ey

2

Sy

2

2E

SuSy

E

ey

Tegangan sejati , regangan sejati (true stress, true strain)

Perbandingan antara kurva tegangan-regangan rekayasa dan sesungguhnya dari baja karbon

rendah (mild steel)

Mode Perpatahan Material

Perpatahan Ulet

Tahapan terjadinya perpatahan ulet pada sampel uji tarik: (a) Penyempitan awal; (b) Pembentukan rongga-rongga kecil (cavity); (c) Penyatuan rongga-rongga membentuk suatu retakan; (d) Perambatan retak; (e) Perpatahan geser akhir pada sudut 45°.

foto SEM dari perpatahan ulet

Tampilan permukaan patahan dari suatu sampel logam yang ditandai dengan lubang-lubang dimpel sebagai suatu hasil proses

penyatuan rongga-rongga kecil (cavity) selama pembebanan berlangsung

Perpatahan Getas

Perpatahan getas memiliki ciri-ciri sebagai berikut: •Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada material.•Retak/perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin membelah atom-atom material (transgranular). •Pada material lunak dengan butir kasar (coarse-grain) maka dapat dilihat pola-pola yang dinamakan chevrons or fan-like pattern yang berkembang keluar dari daerah awal kegagalan. •Material keras dengan butir halus (fine-grain) tidak memiliki pola-pola yang mudah dibedakan.•Material amorphous (seperti gelas) memiliki permukaan

patahan yang bercahaya dan mulus.

foto SEM perpatahan getas

Perhatikan bentuk perambatan retak yang menjalar(a) memotong butir (transgranular fracture) dan

(b) melalui batas butir material (intergranular fracture)

Contoh Material Uji Tarik

Polimer

Skema percobaan perpanjangan untuk polimer semicrystalline seperti PE pada suhu kamar. (from Rodrigues) (Dari Rodrigues)

Polimer

Baja

Aluminium

Tension Test

Typical Universal Testing Machine

ExtensometerMeasures DL

Measures P

Modern Materials Testing System

HydraulicWedge Grips

SpecimenExtensometer

ASTM Tension Test Specimen

0.505" Dia

2” Gauge Length

Ao=0.20 in2

Lo

Typical Mechanical Properties

Material Yield Stress(MPa)

UltimateStress (MPa)

DuctilityEL%

Elastic Modulus(MPa)

Poisson’sRatio

1040 Steel 350 520 30 207000 0.301080 Steel 380 615 25 207000 0.302024 Al Alloy 100 200 18 72000 0.33316 Stainless Steel 210 550 60 195000 0.3070/30 Brass 75 300 70 110000 0.356-4 Ti Alloy 942 1000 14 107000 0.36AZ80 Mg Alloy 285 340 11 45000 0.29

Metals in annealed (soft) condition

TERIMAKASIH