Pengaruh Laju Regangan Linier Terhadap Data Uji Tarik Bahan Baja Tahan Karat Seri 304

Transkripsi

1 Pegarh Laj Regaga Liier Terhadap Data Uji Tarik Baha Baja Taha Karat Seri 304 Hadoko 1) da Beidikts Tlg Prayoga 2) 1, 2) Program Diploma Tekik Mesi, Sekolah Vokasi, Uiversitas Gadjah Mada Jl. Yacarada Sekip Uit IV, Yogyakarta, Telepo (0274) , Fax. (0274) haformal@yahoo.com 1) da bei_d3@yahoo.com 2) Itisari Uji tarik merpaka jeis pegjia baha yag palig bayak dilakka tk megetahi sifat mekaik sat baha tekik. Pada mesi ji tarik meggaka peggerak teaga hidrolik, bkaa katp yag dilakka oleh operator aka mempegarhi laj regaga liier yag dialami baha. Mejadi mearik tk memeriksa pegarh tersebt terhadap data hasil ji tarik. Peelitia ii dilaksaaka dega mempelajari pegarh variasi laj regaga liier pada ji tarik baha baja taha karat. Uji tarik dilakka pada spesime plat 2 mm baha baja taha karat seri 304 sesai stadar ASTM E8M gage legth 50 mm dega tiga variasi laj regaga liier yait 0,0006, 0,0055 da 0,0446 detik -1. Data gaya (kn) da elogatio (mm) dega tampila digital direkam higga spesime pts kemdia diaalisa tiap iterval wakt tertet. Hasil pegjia mejkka bahwa laj regaga liier mempegarhi data kekata tarik baha. Semaki tiggi laj regaga liier, tegaga maksimm baha cederg meigkat sedagka regaga baha cederg lebih redah meskip perbedaa ilaiya tidak sigifika. Kass khss terjadi pada ilai laj regaga tiggi yait feomea merya regaga elastis baha yag ckp sigifika sebesar 64,23 %. Megigat slitya megkr dimesi aktal plat saat pegjia dilakka, kalklasi tre stress dilakka dega persamaa peyempita lokal dari baha let pada beba maksimmya. Nilai ekspoe pegerasa regag sebesar 0,28 tk laj regaga redah da sedag serta 0,31 tk laj regaga tiggi. Kata kci: kekata tarik, laj regaga liier, baja taha karat Pedahla Latar Belakag Pada peracaga eleme mesi, data ji tarik merpaka data yag palig bayak diperlka tk megetahi sifat mekaik baha. Data tersebt kadag jga dijadika sebagai pedoma dalam meetka parameter sifat mekaik yag lai. Sebagai cotoh ketika meracag tool dari baha baja, seorag tool desiger dapat memperkiraka bahwa kekata geser sekitar % dari data kekata llh hasil ji tarik (Nee, 1998). Kemdia pada baja karbo dapat diambil perkiraa bahwa Briell Hardess Nmber sebesar tiga kali ilai kekata tarik (Schaffer et al, 1999). Dega demikia dapat dimegerti aka perlya evalasi atas data ji tarik. Idstri lokal misalya dari Ceper, Klate, Jawa Tegah, secara rti membthka data ji sifat mekaik tertama ji tarik atas sampel prodk mereka demi mejaga kalitas. Nam dalam praktek di laboratorim, masih sedikit praktisi pegjia baha yag memperhatika pegarh strai rate (laj regaga) terhadap data hasil ji tarik. Apabila berpegarh, dikawatirka data yag dihasilka tidak aka kosiste bahka tk sampel yag sama sifat bahaya. Oleh karea it peelitia ii dilaksaaka dega mempelajari data ji tarik baha ketika megalami laj regaga liier ( e ) yag berbeda. Sebagai sampel baha dipilih baja taha karat 304. Tijaa Pstaka Baja taha karat 304 merpaka jeis baja taha karat asteitik dega strktr fcc (face cetered cbic) dari asteit. Asteit mejadi stabil berkat peambaha ikel pada pada Fe Cr (Schweitzer, 2003, p.121). Utk baha kristal tggal fcc, Wag dkk. (2008) meyimplka bahwa pada strai rate 10 4 higga 10 6 detik -1 pembetka desitas dislokasi da flow stress meigkat pada sema arah dimlai dari arah [111]. Pada baha lai, Boyce da Dilmore (2008) meeliti pegarh strai rate atara 0,0002 detik -1 da 200 detik -1 dari empat macam baha baja ltrahigh-stregth. 28 M B T ISBN:

2 Mereka melaporka variasi pera keleta (higga 10%) da peigkata keleta (mecapai 25 %) serta tegaga llh yag meigkat sebesar 10 % dari baha baha tersebt. Khss baha getas, peigkata strai rate meyebabka peigkata kekata diamik dega trasisi dari evolsi kersaka acak mejadi pola kersaka determiistik (Mastilovic et al, 2007). Pada baha o metalik berbagai peelitia megeai pegarh strai rate jga telah dilakka. Sebagai cotoh adalah komposit serat gelas epoxy (Shokrieh da Omidi, 2008), polimer (Chaléat et al, 2008), keramik (Deshpade da Evas, 2008) da karet styree btadiee (Hoo Fatt da Oyag, 2008). Dasar Teori Pada pegjia dega gaya tarik F pada spesime (pajag awal L 0 da peampag mla mla A 0 ) yag meghasilka elogatio sebesar L maka egieerig stress (S) da egieerig strai (e) dapat diyataka sebagai berikt: F( S( A0 (1) L( e( (2) Sedagka tre stress da tre strai diyataka dalam betk persamaa: S( 1 e) (3) l( 1 e) (4) Laj regaga dapat dihitg sebagai berikt (Costa Mattos et al, 2008): e (5) 1 e Dega meambahka faktor sesitivitas terhadap strai rate maka persamaa mm flow stress (): K (6) dega K adalah kostata baha da merpaka faktor sesitivitas terhadap strai rate. Pada logam fero, persamaa (6) dimodifikasi sebagai berikt (Boyce da Dilmore, 2008):. log( ) K (7) dega sebagai faktor sesitivitas strai rate semi logaritma serta K sebagai kostata baha. Mafaat Peelitia Pegarh laj regaga liier ( e ) terhadap data kekata tarik da regaga pada baha baja taha karat 304 dapat diketahi. 2. Metodologi Peelitia Baha plat baja taha karat ketebala 2 mm dibat spesime sesai stadar ASTM E8M dega gage legth 50 mm kemdia diji tarik pada tiga variasi laj regaga liier. Karea mesi ji tarik yag digaka memerlka pegoperasia maal maka laj regaga divariasika dega megatr kecepata pembebaa lewat bkaa katp hidrolik. Selama pegjia, data gaya tarik da elogatio direkam dega camcorder. Kecepata rekam sebesar 25 frames per secod (fps). Kemdia video rekama diaalisa tk medapatka data gaya tarik da elogatio verss wakt. Data diambil meggaka Media Player Classic, yait peragkat lak ope sorce yag memiliki kemampa avigasi tiap frame gambar dega mdah. Data elogatio verss wakt kemdia diolah dega regresi statistik tk medapatka besara laj regaga liier. Pegarh variasi laj regaga liier dapat dipelajari ketika membadigka data kekata tarik da regaga dari tiap variasi. Prosidig Semiar Nasioal Perkembaga Riset da Tekologi di Bidag Idstri ke 16 ISBN: M B T 29

3 3. Hasil Peelitia Tahap awal pegolaha data hasil pegjia adalah peeta laj regaga liier. Terdapat tiga variasi yait laj pembebaa yag lambat (slow), sedag (medim) da cepat (fas masig masig tk laj regaga liier redah, sedag da tiggi sebagai berikt: Gambar 1. Peeta laj regaga liier dega tekik regresi liier. Meggaka peragkat lak spreadsheet tk regresi liier, diperoleh tiga besara katitatif laj regaga liier yait 0,00006 detik -1, 0,0055 detik -1 da 0,0446 detik -1. Hasil ii mejkka peigkata jagkaa variasi laj regaga liier dibadigka dega pblikasi Hadoko (2008) sebesar 0,0005 detik -1, 0,0062 detik -1 da 0,0165 detik -1 tk ji tarik baha baja karbo redah. Kekata tarik baha berdasarka ketiga variasi laj regaga liier tersebt adalah sebagai berikt: Laj regaga liier (detik -1 ) Tabel 1. Data Kekata Tarik Rekayasa (Egieerig Stress) Kategori Tegaga Llh, S y (MPa) Tegaga Pts S (MPa) Tegaga Maksimm S (MPa) 0,00006 Redah ,6 422,8 0,0055 Sedag 274,8 351,2 430,4 0,0446 Tiggi 274,4 420,8 438 Kemdia data regaga rekayasa (egieerig strai) diperoleh sebagai berikt: Tabel 2. Data Regaga Rekayasa (Egieerig Strai) Laj regaga liier (detik -1 ) Kategori Regaga elastis (%) Regaga Total (%) 0,00006 Redah 5,48 44,74 0,0055 Sedag 5,22 42,56 0,0446 Tiggi 1,96 41,22 Hbga atara egieerig stress da egieerig strai dapat digambarka seperti pada Gambar M B T ISBN:

4 Gambar 2. Krva Tegaga verss Regaga Rekayasa tk ketiga variasi laj regaga. 4. Pembahasa Dari Tabel 1 da Tabel 2 dapat diketahi bahwa data data vital hasil ji tarik berbeda pada ketiga variasi laj regaga liier. Peigkata laj regaga liier aka meigkatka ilai kekata tarik maksimm baha. Peigkata tersebt mecapai 1,8 % tk laj regaga medim da 3,6 % tk laj regaga tiggi dibadigka dega laj regaga liier redah. Sebalikya ilai regaga total megalami pera seirig dega peigkata laj regaga liier. Pera ilai regaga mecapai 4,87 % tk laj regaga medim da 7,87 % tk laj regaga tiggi dibadigka dega laj regaga liier redah. Beriktya hbga ilai tegaga da regaga sesgghya (tre stress da tre strai) pada ji tarik diyataka dega persamaa (6). Masalah timbl ketika hedak tk medapatka ilai. Dalam pegjia dega variasi laj regaga liier, ckp slit megkr dimesi aktal beda ji. Pada laj regaga tiggi, spesime pts haya dalam wakt 11 detik (Gambar 1). Meskip pada variasi laj regaga yag lai tersedia ckp wakt tk megambil data, tapa disertai data laj regaga tiggi, komparasi selrh variasi mejadi tidak memgkika. Oleh karea it kostata K da dari persamaa (6) dihitg secara aalitik. Mert teori perpataha baha, pada baha logam let terjadi peyempita lokal mlai pada beba maksimm (Dieter, 1992, p.288). Apabila persamaa peyempita lokal: d (8) d digabgka dega persamaa (6) maka: d(l ) d d. ata.. d(l ) d d Berarti ata saat terjadi peyempita lokal (Dieter, 1992, p.292): L l (9) dega = tre strai saat beba maksimm, sehigga: K. K. S. e S. e K. Jadi kostata K da dapat ditetka sesai persamaa: K S ) e ( (10) dega e = bilaga atral. Selajtya ilai tidak mejadi masalah karea elogatio sdah terkr secara cermat. Berdasarka persamaa (9) da (10) dapat diperoleh: Prosidig Semiar Nasioal Perkembaga Riset da Tekologi di Bidag Idstri ke 16 ISBN: M B T 31

5 Tabel 3. Kalklasi kostata K da persamaa (6) Laj regaga S Elogatio liier (detik -1 ) (MPa) (mm) = K(MPa) 0, ,8 0,28 0,28 798,975 0, ,4 0,284 0, ,904 0, ,31 0,31 839,191 Dari data di atas dapat disimplka bahwa peigkata laj regaga liier aka meyebabka kostata K yag dapat disebt sebagai koefisie kekata (Dieter, 1992) jga meigkat. Sedagka ilai hardeig expoet () meigkat secara sigifika haya pada laj regaga tiggi. Gambar 5. Krva Tre Stress verss Tre Strai tk ketiga variasi laj regaga. Secara katitatif, tegaga llh baha tampak mer seirig dega keaika laj regaga. Nam ilaiya relatif ckp kecil yait 2,14 % apabila dibadigka dega tegaga llh dega laj regaga redah. Artiya tidak terdapat bayak perbaha ilai tegaga llh. Pada pegjia baha lai oleh Boyce da Dilmore (2008), tegaga llh jga mejkka selisih yag kecil tk ilai strai rate atara 10-3 da 10-2 detik -1. Utk kekata tarik pts ampakya lebih tergatg pada aspek lai melipti sifat aisotropi baha, ketaggha da sebagaiya daripada sekedar koefisie kekata. Meskip eergi kietik da eergi potesial deformasi yag dibthka hampir sama tk sema variasi laj regaga, eergi total serta pola pemafaataya berbeda. Pada laj regaga redah, eergi kietik lebih kecil daripada eergi potesial deformasi sehigga maska eergi lebih bayak dibah mejadi eergi potesial deformasi (Mastilovic et al., 2007, p.416). Kajia tersebt didkg oleh data dari Tabel 2. Pada batas elastis baha, perbaha regaga tidak sigifika tk laj regaga redah da sedag. Utk laj regaga yag tiggi, eergi kietik lebih domia. Regaga elastisya mer drastis sebesar 64,23 %. Artiya lebih sedikit eergi yag dipakai tk proses deformasi. Kemdia dalam megkaji regaga total, data pera regaga mejkka bahwa baha baja depede terhadap strai rate tertama di daerah plastis. Peyebabya didga karea ketaggha retak diperlemah oleh strai rate (Boyce da Dilmore, 2008). Mekaisme ata iteraksi atara strai rate dega sifat ketaggha baha ii membthka stdi peelitia lebih lajt. 5. Kesimpla Dari data hasil pegjia pegarh laj regaga liier pada ji tarik baha baja taha karat 304, dapat disimplka bahwa: 32 M B T ISBN: