BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM UJI MATERIAL SEMESTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2015 / 2016 JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2016
PENGUJIAN KEKERASAN PANDUAN PRAKTIKUM Pengujian yang dilakukan adalah dengan metode rockwell dan mikroskop logam. Tujuan : 1. Mengetahui angka kekerasan suatu bahan. 2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan bahan. 3. Mengetahui salah satu cara pengukuran kekerasan. 4. Mengetahui perubahan struktur pada setiap perlakuan. Spesimen : Baja Bohler Special K Alat dan Bahan yang Digunakan : Untuk Uji Kekerasan 1. Rockwell Type Hardness Tester Digunakan untuk mengukur kekerasan pada spesimen. Merk : CV 600A Indentor bola Rockwell : 1/16" Indentor intan : 120 Buatan : Jerman Skala pembebanan : HRA = 588 N HRB = 980 N HRC = 1471 N
2. Centrifugal Sand Paper Machine Digunakan untuk menghaluskan benda kerja. Merk : Saphir 330 Buatan : Jerman Diameter : 15 cm Putaran : 120 rpm Daya : 0.55 kw Tegangan : 220 3. Dapur Listrik Dapur ini digunakan untuk proses pemanasan (heating), penahanan (holding), dan pendinginan (cooling) dalam dapur. Spesifikasi dapur listrik yang digunakan adalah : Merk : OPENBAU HOFMANN Tipe : E / 90 Voltage : 220 volt Daya : 3,3 kw Suhu max : 1100 o C Buatan : Austria
4. Tang penjepit Digunakan untuk mengambil benda uji dari dapur listrik pada proses perlakuan panas. 5. Bak pendingin Digunakan sebagai tempat media pendingin spesimen pada perlakuan panas 6. Stopwatch Digunakan untuk mengukur waktu holding 7. Kertas Gosok Digunakan untuk membersihkan spesimen dari terak dan kotoran.
8. Jangka Sorong Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen 9. Penggaris Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen Untuk Mikrostruktur 1. Mikroskop Logam Digunakan untuk melihat mikrostruktur specimen, Dalam pengujian ini digunakan pembesaran 450 kali. Spesifikasi mikroskop logam yang digunakan : Merk : Nikon Buatan : Jepang
2. Kamera 3. Etsa Digunakan untuk memperjelas penampakan struktur mikro spesimen. Etsa berupa cairan kimia yang akan bereaksi dengan atom tertentu pada logam, terutama atom atom yang tidak stabil, misalnya atom pada batas butir. Etsa yang digunakan pada pengujian ini adalah nital, yang merupakan campuran 1 5 ml white nitric acid dalam 100 ml ethyl / methyl alcohol 95 100 %. Nital akan menggelapkan perlit, menampakkan batas butir cementite. 4. Metal polish Digunakan untuk menghaluskan dan mengkilapkan permukaan spesimen. 5. Kain flanel Digunakan untuk menghaluskan dan membersihkan spesimen dari metal polish yang tersisa.
Prosedur pengujian adalah : Uji Kekerasan 1. Permukaan benda uji dibersihkan dari kotoran dan terak dengan kertas gosok. 2. Spesimen dipanaskan dan di-holding dengan suhu dan waktu tertentu. 3. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses pendinginan pada media tertentu 4. Siapkan permukaan benda kerja: a. Ratakan kedua permukaan benda kerja menggunakan amplas kasar, sehingga kedua bidang permukaan tersebut sejajar. b. Haluskan permukaan benda kerja menggunakan centrifugal sand paper machine sampai betul betul rata dan halus dan siap diuji. 5. Siapkan perangkat uji kekerasan Rockwell C pada Universal Hardness Tester: a. Memasang bandul beban (1471 N). b. Memasang indentor intan. c. Memasang benda kerja pada landasan d. Atur tuas pada posisi Unloading 4. Putar turn wheel searah jarum jam secara perlahan hingga benda kerja menyentuh indentor tanpa mengalami impact, sampai jarum besar berputar sebanyak tiga kali pada skala C dan jarum kecil bergerak dari titik hitam menunju pada titik merah. 5. Dorong tuas pembebanan ke arah loading secara perlahan lahan. Tunggu hingga jarum besar pada skala berhenti dengan sendirinya. 6. Tunggu selama 10 detik dari saat berhentinya jarum, kemudian gerakkan tuas ke unloading secara perlahan-lahan sampai maksimal. Dengan naiknya tuas, jarum ikut berputar searah putaran jarum jam sampai akhirnya berhenti. 7. Baca harga kekerasan HRC pada saat jarum telah berhenti. Bacalah pada skala C yang berwarna hitam. 8. Ulangi langkah 5 7 sampai didapatkan 10 nilai kekerasan dari spesimen tersebut. Uji Mikrostruktur 1. Permukaan spesimen yang akan difoto diratakan dan haluskan dengan centrifugal sand paper machine. 2. Permukaan spesimen dihaluskan dengan metal polish dan digosok dengan kain flanel samapi benar benar mengkilap dan halus. 3. Permukaan spesimen yang sudah mengkilap dibersihkan dengan alkohol, kemudian ditetesi cairan etsa. 4. Spesimen diletakkan pada mikroskop logam, kemudian fokus diatur sampai didapatkan gambar yang jelas dengan pembesaran 450 kali. 5. Dilakukan pemotretan dengan kamera, kemudian hasilnya dicetak.
PENGUJIAN KEKUATAN KEJUT Tujuan : 1. Mengetahui daya tahan suatu logam terhadap beban kejut yang menyebabkan terjadinya patahan. 2. Mengetahui bentuk patahan. 3. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekuatan kejut logam. 4. Mengetahui cara pengujian kekuatan kejut. Spesimen : Baja Bohler Special K Bentuk dan dimensi sesuai standar ASTM A 370 V-notch. Alat dan Bahan yang Digunakan : 1. Charpy Impact testing Machine. Digunakan untuk mengukur kekuatan kejut. Berat pendulum : 24 Kgf Radius lengan : 60 cm Sudut lengan : 90 Keterangan Gambar: 1. Pendulum. 2. Lengan pengikat 3. Jarum penunjuk derajat 4. Pemutar lengan 5. Tuas sabuk rem 6. Sabuk rem 7. Tombol pengunci
2. Dapur Listrik Dapur ini digunakan untuk proses pemanasan (heating), penahanan (holding), dan pendinginan (cooling) dalam dapur. 3. Tang penjepit Digunakan untuk mengambil benda uji dari dapur listrik pada proses perlakuan panas. 4. Bak pendingin Digunakan sebagai tempat media pendingin spesimen pada perlakuan panas. 5. Stopwatch Digunakan untuk mengukur waktu holding. 6. Jangka Sorong Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen. 7. Kertas Gosok Digunakan untuk membersihkan spesimen dari terak dan kotoran. 8. Penggaris Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen. Prosedur pengujian adalah : 1. Permukaan benda uji dibersihkan dari kotoran dan terak dengan kertas gosok. 2. Spesimen dipanaskan dan di-holding dengan suhu dan waktu tertentu. 3. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik untuk proses pendinginan pada media tertentu 4. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan terak. 5. Dilakukan dry run test sebagai berikut: Pendulum alat uji Charpy diatur agar benar benar menggantung bebas dan dalam keadaan diam. Kedua jarum penunjuk diatur pada posisi vertikal. Lengan pengikat diturunkan dengan roda pemutar. Tombol pengunci ditekan selanjutnya jika kedudukan lengan pengikat sudah tepat terhadap pendulum, pengunci dapat dilepas tanpa menggesar kedudukan pendulum. Pendulum beserta lengannya diangkat dengan roda pemutar sehingga jarum luar menunjukkan skala yang sesuai dengan kedudukan pendulum dalam posisi horizontal (90 o ). Dilakukan dry run test untuk mengetahui energi yang dilepas mesin karena kerugian mekanik. Dilakukan pencatatan sudut yang ditunjuk oleh jarum. 6. Dilakukan pengujian sebagai berikut : Spesimen diletakkan pada tempatnya sehingga bagian punggung takik tepat pada posisi jatuhnya pendulum. Dilakukan pengujian seperti pada dry run test.
Rumus Rumus yang Digunakan : a. Energi yang diperlukan secara ideal A0 = ( m x g x h1) (m x g x h2) = G x ( h1 h2 ) = G x R x {cos ( 90 0 α1 0 ) cos β 0 } b. Kerugian energi pada alat f = G x R x {cos ( 90 0 α0 0 ) cos β 0 ) c. Energi aktual yang diperlukan A = A0 f d. Energi yang diperlukan untuk mematahkan spesimen tiap satuan luas penampang Ak = A / F0 Keterangan : R = radius lintasan ( mm ) G = berat pendulum ( kg ) F0 = luas penampang ( mm 2 ) β = sudut awal ( ) α0 =sudut dry run ( ) α1 = sudut akhir ( )
PENGUJIAN KEKUATAN TARIK Tujuan : 1. Mengetahui tegangan yield, tegangan ultimate, regangan, dan kontraksi suatu bahan. 2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap parameter parameter di atas. 3. Mengetahui cara pengujian tarik. Spesimen : Baja Esser St - 37 Bentuk dan dimensi sesuai dengan standar ASTM E 8 Alat dan Bahan yang Digunakan : 1. Mesin Uji Tarik Alat ini digunakan untuk memberikan beban tarik kepada spesimen. Spesifikasi Mesin Uji Tarik: Merk : MFL Piuf Und Me Bysteme GmbH D 6800 Mannheim Kapasitas : 100 kn Tipe : U PD 10 Tahun : 1982 Mesin ini memiliki tiga skala pengukuran beban, yaitu : A : 0 20 kn A + B : 0 50 kn A + B + C : 0 100 kn Keterangan Gambar : 1. Skala ukur pembebanan 2. Jarum pembebanan 3. Crane pengunci fluida 4. Crane pengatur kecepatan tarik 5. Chuck lever 6. Chuck 7. Pengukur pertambahan panjang specimen
2. Dapur listrik Dapur ini digunakan untuk proses pemanasan (heating), penahanan (holding), dan pendinginan (cooling) dalam dapur. 3. Tang penjepit Digunakan untuk mengambil benda uji dari dapur listrik pada proses perlakuan panas. 4. Bak pendingin Digunakan sebagai tempat media pendingin spesimen pada perlakuan panas 5. Spidol Digunakan untuk menandai spesimen. 6. Stopwatch Digunakan untuk mengukur waktu holding 7. Jangka Sorong Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen 8. Kertas Gosok Digunakan untuk membersihkan spesimen dari terak dan kotoran. 9. Penggaris Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen. Prosedur pengujian adalah : 1. Permukaan benda uji dibersihkan dari kotoran dan terak dengan kertas gosok. 2. Spesimen dipanaskan dan di-holding dengan suhu dan waktu tertentu. 3. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses pendinginan pada media tertentu 4. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan terak. 5. Dilakukan pengukuran dimensi spesimen, meliputi diameter awal dan panjang awal. Kemudian spesimen dibagi ke dalam segmen segmen dengan panjang masing masing 5 mm. 6. Spesimen dipasang dengan erat pada alat uji. 7. Alat uji diatur pada kecepatan angkat 1,8 liter / menit, dengan pembebanan pada posisi A + B, skala pertambahan panjang 0 mm, dan jarum beban pada posisi nol. 8. Mesin dinyalakan, dan dilakukan pengamatan dengan teliti terhadap beban, pertambahan panjang, dan perubahan diameter sampai spesimen patah. 9. Setelah patah, dilakukan pengukuran dimensi akhir spesimen.
Rumus yang digunakan : Keterangan : Do = Diameter Awal (mm) Du = Diameter Ultimate (mm) Df = Diameter Patah (mm) Py = Beban Yield (N) Pu = Beban Ultimate (N) Pf = Beban Patah (N) lo = Panjang awal (mm) lu = Panjang Ultimate (mm) lf = Panjang akhir (mm) 1. Luas Penampang 2 2 a. luas penampang awal A0 D0 ( mm ) 4 b. luas penampang ultimate A 2 ( mm 2 u Du ) 4 c. luas penampang saat patah A 2 ( mm 2 f D f ) 4 2. Regangan l l 0 a. regangan ultimate rekayasa u u 100% l ' ln( 1) 100 b. regangan ultimate sejati % l c. regangan patah rekayasa 0 f 100% l D0 d. regangan patah sejati ' f (2 ln ) 100% D l e. regangan yield 0 y 100% l 3. Tegangan l y a. tegangan ultimate rekayasa 2 u [ N / mm ] A 0 Pu 2 b. tegangan ultimate sejati u ' ( u 1)[ N / mm ] Au 2 c. tegangan patah rekayasa f [ N / mm ] A u l f P f 0 u 0 P u 0 0 f
Pf 2 d. tegangan patah sejati f ' [ N / mm ] A Py 2 e. tegangan yield y [ N / mm ] A 4. Kontraksi D Q 2 0 D f 100 [ %] 2 D 5. Modulus elastisitas 0 E = [ N / mm 2 ] 2 y f
PENGUJIAN KEMAMPUKERASAN Tujuan : 1. Mengetahui kemampukerasan suatu bahan. 2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap kemampukerasan bahan. 3. Mengetahui pengaruh waktu penahanan terhadap kemampukerasan bahan. 4. Mengetahui cara menentukan kemampukerasan bahan. Spesimen : Baja Assab 760 Alat dan Bahan yang Digunakan : 1. Bejana pendingin (jominy) Digunakan untuk mendinginkan benda uji dengan menyemprotkan air pada salah satu ujung benda uji. Keterangan Gambar 1. Penutup bejana Jominy 2. Kran aliran media pendingin 3. Pipa alir media pendingin 4. Saluran penyemprot 2. Dapur listrik Digunakan untuk memberikan perlakuan panas (heat treatment) pada benda uji. 3. Kertas gosok Digunakan untuk menghilangkan kotoran dan terak pada benda uji. 4. Tang penjepit Digunakan untuk memindahkan benda uji setelah pemanasan dalam dapur listrik. 5. Centrifugal Sand Paper Machine Digunakan untuk menghaluskan benda kerja.
6. Rockwell Type Hardness Tester Digunakan untuk mengukur kekerasan. 7. Stopwatch Digunakan untuk mengukur waktu holding. 8. Jangka Sorong Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen. 9. Penggaris Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen. 10. Spidol Digunakan untuk menandai spesimen. Prosedur pengujian adalah : 1. Permukaan benda uji dibersihkan dari kotoran dan terak dengan kertas gosok. 2. Spesimen dipanaskan dan di-holding dengan suhu dan waktu tertentu. 3. Spesimen dipindahkan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses pendinginan. Pendinginan dimulai dari salah satu ujung batang. 4. Setelah pendinginan selesai, spesimen dibersihkan dengan kertas gosok. 5. Haluskan permukaan benda kerja menggunakan centrifugal sand paper machine sampai betul betul rata dan halus dan siap diuji. 6. Spesimen dibagi menjadi 10 bagian dengan jarak jarak 2; 4; 6; 8; 10; 15; 20; 30; 40; 60 mm dari ujung yang disemprot dan ditandai menggunakan spidol. 7. Kekerasan spesimen diukur dengan Rockwell Type Hardness Tester pada jarak jarak tersebut. 8. Siapkan perangkat uji kekerasan Rockwell C pada Universal Hardness Tester: a. Memasang bandul beban (1471 N). b. Memasang indentor intan. c. Memasang benda kerja pada landasan d. Atur tuas pada posisi Unloading 9. Putar turn wheel searah jarum jam secara perlahan hingga benda kerja menyentuh indentor tanpa mengalami impact, sampai jarum besar berputar sebanyak tiga kali pada skala C dan jarum kecil bergerak dari titik hitam menunju pada titik merah. 10. Dorong tuas pembebanan ke arah loading secara perlahan lahan. Tunggu hingga jarum besar pada skala berhenti dengan sendirinya. 11. Tunggu selama 10 detik dari saat berhentinya jarum, kemudian gerakkan tuas ke unloading secara perlahan-lahan sampai maksimal. Dengan naiknya tuas, jarum ikut berputar searah putaran jarum jam sampai akhirnya berhenti. 12. Baca harga kekerasan HRC pada saat jarum telah berhenti. Bacalah pada skala C yang berwarna hitam. 13. Ulangi langkah 8-12 sampai didapat nilai kekerasan dari 10 bagian spesimen sesuai dengan jarak yang ditentukan.