Our social:

Rabu, 09 Desember 2015

[Praktikum Baja Pekan ke 4] Kelompok 4 - Uji Tarik Baja - Bella Listya Prasadini

Hari, Tanggal Praktikum : Kamis, 19 November 2015
Waktu Praktikum             : Pkl 10.00-12.30 WIB
Tempat Praktikum           : Lab Struktur Mekanika Tanah ITB

Foto 1. Kelompok uji tarik baja

a. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah :
1.      Mengetahui cara atau metode dan alat alat yang digunakan untuk pengujian kuat tarik sebuah baja
2.      Mengetahui cara untuk mengoperasikan alat uji tarik yang digunakan (Universal Testing Machin, UTM )
3.      Mengetahui perhitungan nilai – nilai property mekanik dari baja, seperti Modulus Young, tegangan leleh, kuat tarik, dan lain - lain
4.      Mengetahui cara pembacaan tegangan dan regangan dengan menggunakan strain gauge

b.   Prosedur Kerja
Berikut merupakan prosedur kerja uji tarik baja.
1.         Persiapan benda uji
           Beri nomor atau nama setiap benda uji
           Ukur diameter dan panjang dari masing - masing benda uji
Foto 2. Pengukuran diameter baja uji
2.         Persiapan alat
           Cek semua alat yang akan digunakan
           Lakukan kalibrasi alat
3.         Pemasangan benda uji ke mesin UTM ( sumbu dan alat penjepit harus berhimpit dengan sumbu benda uji ) dan pemasangan alat ukur.
4.         Pelaksanaan pengujian
           Tarik benda uji dengan pertambahan beban yang konstan sampai benda uji putus. Catat dan amatilah besarnya perpanjangan yang terjadi setiap penambahan beban.
           Amatilah secara visual perilaku benda uji
           Setelah putus, ukurlah diameter penampang pada daerah putus dan ukurlah panjang  akhir dari benda uji

c. Alat dan Bahan Percobaan
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum adalah sebagai berikut.
              Jangka sorong : Mengukur diameter penampang.
    Mesin uji Universal Testing Machine ( UTM ) : memberi dan mengontrol laju pembebanan.
              Load Cell : mengubah beban UTM dari analog menjadi digital.
        Linear Variable Displacement Tranducer ( LVDT ) : mencata defleksi atau perpanjangan.
              Data Logger : alat pencatat data dari Load cell dan LVDT.
              Baja tulangan polos diamater 8 panjang, 8 pendek, 10, dan 12 mm
              Baja tulangan ulir diamater 10 panjang, 10 pendek, 13, dan 16 mm

d. Pengolahan Data
Berikut merupakan hasil pengamatan pengujian.
Foto 3. Baja yang belum putus saat Pengujian

Foto 4. Baja yang telah putus saat pengujian

6.3.1 Spesifikasi Dimensi Baja
Berikut adalah data pengukuran baja sebelum pengamatan dimulai.

Tabel 6.1 Data Pengukuran Baja
No
Benda Uji
Diameter Aktual (mm)
Luas Penampang 
Massa (gram)
Panjang Awal / Lo (mm)
Panjang Awal Total (cm)
1
Polos D 8 Panjang
8.360
54.86334
195
152
49.5
2
Polos D 8 Pendek
8.040
50.74366
155
100
39
3
Polos D 10
9.810
75.54534
245
100
40.3
4
Polos D 12
11.790
109.11822
342
100
39.1
5
Ulir D 10 Panjang
9.912
77.11747
299
152
49.4
6
Ulir D 10 Pendek
9.944
77.62396
244
100
40.05
7
Ulir D 13
12.740
127.41147
397
99
39.7
8
Ulir D 16
15.469
187.83340
572
100
38.8

Untuk menentukan diameter dari baja ulir, digunakan rumus :


            6.3.2 Pengujian Baja
                     Grafik yang didapat dari pencetakan mesin UTM adalah grafik antara beban (Kg) terhadap deformasi alat yang terjadi. Agar memudahkan perhitungan selanjutnya untuk mencari tegangan,  maka digunakan rumus:


  6.3.2.1 Baja Polos
·         Baja Polos D 8 Panjang

Tabel 6.2 Hasil Pengujian Baja Polos D 8 Panjang
Baja Polos D 8 Panjang
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
800
0.07
950
0.1
1000
0.12
1100
0.15
1400
0.275
1475
0.35
1500
0.4
1550
0.5
1575
0.85
1600
1.3
1625
1.4
1650
1.55
1750
1.8
1900
2.3
2025
3
2100
3.6
2200
4.3
2250
5.3
2300
6.2
2350
7.7
2355
9.1
2360
9.3
2200
9.6
1900
9.8
1750
9.85
1625
9.97
1425
10
0
10.1
                                               
            Tabel 6.2 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 8,36 mm dengan panjang awal 15,2 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.1 berikut ini.



Grafik 6.1 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 8,36 mm dengan panjang 15,2 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.

 ·         Baja Polos D 8 Pendek

Tabel 6.3 Hasil Pengujian Baja Polos D 8 Pendek
Baja Polos D 8 Pendek
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
225
0.05
250
0.1
350
0.2
500
0.25
750
0.4
1000
0.5
1250
0.6
1500
0.65
1550
0.7
1575
0.8
1585
0.95
1600
1.4
1625
1.7
1700
1.8
1800
2.2
2000
2.9
2200
4.4
2300
5.8
2350
7.6
2375
9
2300
9.1
2000
9.3
1800
9.4
1700
9.45
1600
9.55
1500
9.6
0
9.7

Tabel 6.3 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 8,04 mm dengan panjang awal 10 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.2 berikut ini.


Grafik 6.2 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 8,04 mm dengan panjang 10 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.


·         Baja Polos D 10

Tabel 6.4 Hasil Pengujian Baja Polos D 10
Baja Polos D 10
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
500
0.05
800
0.1
1000
0.2
1400
0.35
1850
0.5
2150
0.6
2300
0.7
2350
0.9
2400
1.2
2450
1.5
2850
2.3
3300
3.9
3550
6
3600
8.2
3625
9.3
3500
9.6
2850
9.9
2650
10
2400
10.3
2250
10.4
0
10.5

Tabel 6.4 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 9,81 mm dengan panjang awal 10 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.3 berikut ini.



Grafik 6.3 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 9,81 mm dengan panjang 10 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.

·         Baja Polos D 12

Tabel 6.5 Hasil Pengujian Baja Polos D 12
Baja Polos D 12
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
350
0.05
600
0.1
900
0.25
1200
0.35
1700
0.5
2000
0.55
2800
0.7
3500
0.8
3900
0.9
4100
1.2
4300
1.6
4425
1.85
4450
2
4600
2.3
5100
3.1
5600
4.9
5900
6.9
6100
9
6125
11.4
5900
11.6
5600
11.8
5000
12.05
4800
12.1
4600
12.2
4300
12.4
4000
12.6
0
12.8

Tabel 6.5 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 11,79  mm dengan panjang awal 10 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.4 berikut ini.


Grafik 6.4 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 11,79 mm dengan panjang 10 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.

·         Keseluruhan Baja Polos

 

            Grafik 6.5 menunjukkan hubungan antara deformasi alat dan beban dari masing - masing baja polos yang diuji. Dengan jenis yang sama, baja yang memiliki diameter lebih besar akan memiliki  tegangan yang lebih besar pula dibandingkan baja yang memiliki diameter lebih kecil. Hal ini dikarenakan tegangan berbanding lurus dengan besarnya beban.

6.3.2.2 Baja Ulir
·         Baja Ulir D 10 Panjang

Tabel 6.6 Hasil Pengujian Baja Ulir D 10 Panjang
Ulir D 10 Panjang
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
1200
0.03
1400
0.05
1900
0.2
2000
0.22
2100
0.25
2300
0.3
2700
0.35
2850
0.4
2875
0.5
2900
1.1
2950
1.2
3000
1.25
3250
1.6
3600
2.2
3800
2.7
3850
2.9
3900
3.2
3975
3.5
4000
5.8
3900
5.9
3500
6.15
3350
6.2
0
6.3

Tabel 6.6 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 9,91 mm dengan panjang awal 15,2 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.6 berikut ini.



  
Grafik 6.6 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 9,91 mm dengan panjang 15,2 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.

·         Baja Ulir 10 Pendek
Tabel 6.7 Hasil Pengujian Baja Ulir D 10 Pendek
Baja Ulir D 10 Pendek
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
400
0.025
450
0.05
500
0.1
950
0.4
1050
0.475
1500
0.65
2000
0.775
2150
0.8
2500
0.95
3000
1.075
3500
1.2
3800
1.3
3900
1.5
3950
1.8
4650
2.9
4850
3.6
4825
6.8
4400
7
4075
7.3
0
7.5

Tabel 6.7 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 9,94 mm dengan panjang awal 10 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.7 berikut ini.


Grafik 6.7 Deformasi Alat vs Beban Baja Ulir D 10 Pendek

Grafik 6.7 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 9,94 mm dengan panjang 10 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.

·         Baja Ulir D 13
Tabel 6.8 Hasil Pengujian Baja Ulir D 13
Baja Ulir D 13
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
250
0.05
600
0.3
1000
0.55
1500
0.8
2000
0.975
2500
1.1
3000
1.225
3500
1.35
4000
1.45
4500
1.575
5000
1.7
5500
1.775
6000
1.9
6500
2
6600
2.35
7000
2.7
7500
3.4
8000
4.4
8250
5.3
8400
7.4
7500
7.9
6400
8.2
5350
8.4
4900
8.6
4700
8.7
4400
8.75
0
8.85

Tabel 6.8 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 12,74 mm dengan panjang awal 9,9 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.8 berikut ini.

Grafik 6.1 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 12,74 mm dengan panjang 15,2 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.

·         Baja Ulir D 16
Tabel 6.9 Hasil Pengujian Baja Ulir D 16
Baja Ulir D 16
Massa (Kg)
Deformasi Alat (mm)
0
0
250
0.1
375
0.4
750
0.7
1000
0.9
1500
1.1
2000
1.3
2500
1.45
3000
1.6
3750
1.8
4250
1.9
5000
2.05
6000
2.2
7250
2.4
8500
2.55
8625
3.05
9250
3.5
10125
4.6
10750
5.6
10875
6.4
10937
7.3
11000
9
10937
9.1
10750
9.5
10250
9.8
9500
10
7750
10.5
7250
10.7
6750
10.9
0
11

Tabel 6.9 adalah tabel hasil pengujian baja polos berdiameter 15,47 mm dengan panjang awal 10 cm. Tabel tersebut adalah angka hasil digitasi dari grafik yang dihasilkan oleh mesin UTM. Adapun grafik hasil proses digitasi dari baja jenis ini direpresentasikan oleh Grafik 6.9 berikut ini.

Grafik 6.9 tersebut menunjukkan hubungan antara deformasi alat dengan beban pada saat pengujian baja berdiameter 15,47 mm dengan panjang 10 cm. Grafik tersebut juga menunjukkan letak titik luluh, titik putus, daerah elastis, maupun daerah plastis dari baja tersebut.

·         Keseluruhan Baja Ulir
 


Grafik 6.10 menunjukkan hubungan antara deformasi alat dan beban dari masing - masing baja ulir yang diuji. Dengan jenis yang sama, baja yang memiliki diameter lebih besar akan memiliki  tegangan yang lebih besar pula dibandingkan baja yang memiliki diameter lebih kecil. Hal ini dikarenakan tegangan berbanding lurus dengan besarnya beban.



6.3.3    Properti Mekanik Benda Uji
6.3.3.1 Tegangan Leleh 

 


            Yang dimaksud tegangan leleh adalah titik tempat saat melampaui titik tersebut, material meregang dengan cepat. Jika dilihat dari grafik, masing-masing baja memiliki tegangan leleh yang berbeda-beda. Dua buah baja atau lebih dapat memiliki tegangan leleh yang sama jika memiliki mutu yang sama pula. Dalam hal ini, tegangan baja baik itu kekuatan luluh maupun kekuatan tarik, tidak bergantung pada ukuran diameter baja, melainkan bergantung pada mutu dari baja itu sendiri.

Dari grafik di atas juga dapat dilihat bahwa baja polos lebih daktil dibandingkan baja ulir. Sifat ini digambarkan oleh daerah plastis baja polos yang lebih panjang dibandingkan baja ulir. Hal ini dapat juga dilihat dari daerah necking baja polos yang juga lebih panjang dibandingkan baja ulir. Daerah necking yaitu daerah yang terjadi antara beban maksimum dan titik putus. Jadi, pada dasarnya baja polos lebih daktil dibandingkan baja ulir.
Berikut adalah data dan rumus dari kekuatan luluh dari uji coba baja yang dilakukan.

Tabel 6.10  Kekuatan Luluh Baja
No
Benda Uji
Beban Luluh (Kg)
Kekuatan Luluh Nominal 
1
Polos D 8 Panjang
1450
259.2715
2
Polos D 8 Pendek
1550
299.6532
3
Polos D 10
2325
301.9147
4
Polos D 12
3800
341.6295
5
Ulir D 10 Panjang
2800
356.1839
6
Ulir D 10 Pendek
3800
480.2383
7
Ulir D 13
6500
500.4652
8
Ulir D 16
8500
443.9306


Dengan
m         : Massa beban
g          : Percepatan gravitasi (9.8)
A         : Luas penampang
Contoh perhitungan (baja polos diameter 16) :

Dari data yang didapat, tegangan leleh baja ulir lebih besar dibandingkan tegangan leleh baja polos. Karena tegangan berhubungan dengan mutu dari bajanya, maka dapat disimpulkan baja ulir memiliki mutu yang lebih baik. Hal ini juga dapat dilihat saat benda uji memasuki daerah plastisnya, baja ulir dapat menahan beban yang lebih besar dibandingkan baja polos.

                        6.3.3.2 Tegangan Tarik 
            Tegangan tarik adalah tegangan yang terjadi saat benda uji diberi beban berupa beban tarik yang arahnya tegak lurus terhadap bidang luasan permukaannya. Tegangan leleh dari baja yang diuji adalah berbeda-beda. Berikut adalah data dari kekuatan tarik dari uji coba baja yang dilakukan:

Tabel 6.11 Kekuatan Tarik Baja
No
Benda Uji
Beban Maksimal (Kg)
Kekuatan Tarik Nominal 
1
Polos D 8 Panjang
2360
421.9867
2
Polos D 8 Pendek
2375
459.1461
3
Polos D 10
3625
470.7273
4
Polos D 12
6125
550.6528
5
Ulir D 10 Panjang
4000
508.8341
6
Ulir D 10 Pendek
4850
612.9357
7
Ulir D 13
8400
646.755
8
Ulir D 16
11000
574.4985


Dengan
m         : Massa beban
g          : Percepatan gravitasi 
A         : Luas penampang

Contoh perhitungan (baja polos diameter 16) :


Dari data yang didapat, dapat dilihat bahwa tegangan maksimum dipengaruhi oleh luas penampang. Pada dasarnya, baja ulir memiliki kandungan karbon yang lebih tinggi dibadingkan baja polos sehingga baja ulir tidak lebih daktil dibandingkan baja polos. Hal ini juga yang memengaruhi grafik plastis pada masing-masing jenis baja. Material yang lebih daktil memiliki daerah plastis yang panjang, seperti halnya baja polos. Material yang lebih getas seperti baja ulir akan rusak dan patah langsung saat beban melewati batasnya sehingga hampir tidak memiliki pengecilan penampang. Dalam hal ini, baja ulir akan lebih kuat tarik dan lebih  baik mutunya dibandingkan baja polos karena pada baja ulir terdapat gurat – gurat ulir di bagian terluarnya, sehingga pada saat baja ulir tersebut diberi gaya tarik searah panjang baja utamanya (non-ulir), maka gaya tersebut bukan hanya akan ditahan oleh baja utamanya saja, melainkan ditahan pula oleh gurat ulirnya.

      6.3.3.3 Elongasi / Regangan Maksimum
Elongasi/regangan maksimum dihitung dengan rumus :
Dengan
E    = elongasi/regangan maksimum
L         = Panjang akhir (mm)
Lo        = Panjang awal (mm)

Tabel 6.12 Elongasi
No
Benda Uji
Panjang Awal (mm)/Lo
Panjang Akhir (mm)/L
Elongasi
(%)/
1
Polos D 8 Panjang
152
187
23.02632
2
Polos D 8 Pendek
100
125
25.00000
3
Polos D 10
100
127
27.00000
4
Polos D 12
100
128
28.00000
5
Ulir D 10 Panjang
152
177
16.44737
6
Ulir D 10 Pendek
100
118
18.00000
7
Ulir D 13
99
119
20.20202
8
Ulir D 16
100
126
26.00000

Rumus dan contoh Perpanjangan/Elongasi baja berdiameter 16 :



6.3.3.4 Modulus Elastisitas

Tabel 6.13 Tegangan dan Regangan Baja Polos D 12 Strain Gauge
Massa (Kg)
Regangan
Tegangan (MPa)
0
0
0
200
0.00000482
17.98050
400
0.00007237
35.96100
600
0.00014958
53.94150
800
0.00021812
71.92199
1000
0.00028956
89.90249
1200
0.00036101
107.88299
1400
0.00043730
125.86349
1600
0.00051264
143.84399
1800
0.00059475
161.82449
2000
0.00066432
179.80499
2200
0.00074259
197.78548
2400
0.00081121
215.76598
2600
0.00088660
233.74648
2800
0.00096878
251.72698
3000
0.00104033
269.70748
3200
0.00113027
287.68798
3400
0.00121733
305.66848
3600
0.00130730
323.64897
3800
0.00139632
341.62947
4000
0.00147568
359.60997
4200
0.00152601
377.59047
4400
0.00152214
395.57097
4600
0.00787411
413.55147

Persamaan yang diperoleh yaitu y = 238409 x + 18.159. Kemiringan yang diperoleh tersebut merupakan besarnya angka elastisitas dari baja. Jadi modulus elastisitas bajanya adalah 238409 MPa. Sedangkan diketahui bahwa modulus elastisitas baja adalah 2.1011 Pa, sehingga pengujian dengan mesin strain gauge ini mendekati data yang ada pada referensi.

Foto 5. Putusnya baja ulir
Foto 6. Putusnya baja polos

Data yang dihasilkan oleh mesin Strain Gauge berbeda dengan data yang dihasilkan oleh mesin UTM. Dapat dilihat bahwa data yang dihasilkan oleh mesin Strain Gauge lebih akurat dan lebih banyak dibandingkan data oleh mesin UTM. Maka untuk menghitung modulus elastisitas yang paling akurat dari suatu baja, digunakan mesin strain gauge.

0 komentar:

Posting Komentar