PROSEDUR PENGUJIAN & PENYAJIAN HASIL UJI Nne. Z Prof. Anne Zulfia Karakterisasi Material

TUJUAN PENGUJIAN MEKANIS Untuk mengevaluasi (evaluate) sifat mekanis dasar untuk dipakai dalam disain Untuk memprediksi (predict) performa (unjuk kerja) material dibawah kondisi pembebanan Untuk memperoleh (provide) data sifat mekanis dari material seperti kekuatan (strength), kekakuan (stiffness), elastisitas (elasticity), plastisitas (plasticity) & ketangguhan (toughness & resilience). Karakterisasi Material

TUJUAN PENGUJIAN MEKANIS Pertimbangan penting dalam design suatu struktur atau mesin adalah kekuatannya. Sifat tersebut adalah dimana peralatan dapat menjalankan fungsinya secara aman dan baik. Contoh : Peralatan crane harus mendukung (support) beban tanpa terjadi perpatahan atau tanpa bengkok (bending) sehingga tidak mempersulit operator dari crane. Karakterisasi Material

Karakterisasi Material SIFAT MEKANIS Kekuatan atau strength : kemampuan dari struktur atau mesin untuk tahan terhadap pembebanan tanpa kerusakan (failure) yang disebabkan oleh tegangan atau deformasi berlebihan. Mechanical properties : sesuatu yang berhubungan dengan sifat elastis ataupun plastis suatu material terhadap pembebanan yang diberikan. Mechanical Properties = f (stress, strain) atau dapat f (t, T). Mechanical Testing adalah pengukuran mechanical properties. Karakterisasi Material

Karakterisasi Material SIFAT MEKANIS Kekuatan (strength) diukur melalui tegangan yang terjadi pada material dalam kondisi tertentu. Kekakuan (Stiffness): besarnya deformasi elastis yang terjadi dibawah pembebanan dan diukur melalui modulus elastis. Elasticity adalah kemampuan suatu material untuk berdeformasi tanpa terjadinya perubahan (deformasi) yang permanen setelah tegangan dilepaskan. Plasticity adalah kemampuan material untuk berdeformasi permanen tanpa terjadi perpatahan. Ukuran plastisitas biasanya ditunjukan dengan besarnya keuletan (ductility). Resilience adalah energy yang diserap material dalam daerah elastis. Ketangguhan (taughness) adalah energy yang dibutuhkan untuk mematahkan material. Karakterisasi Material

JENIS-JENIS UJI MEKANIS (ditinjau dari karakter mesin) 1. METODA PEMBEBANAN: Jenis beban yang diberikan. kecepatan dimana beban diberikan jumlah beban yang diberikan. 2. KONDISI PENGUJIAN – F (t,T) : Normal atmosfir atau temperatur ruang. Temperatur rendah (cryogenic test). Temperature tinggi (elevated temperature) – development of rocket, jet engine, gas turbines. (Creep Material) Karakterisasi Material

Karakterisasi Material METODA PEMBEBANAN A. Ada 5 jenis pembebanan: (The types of load) : Tarik (Tension) Tekan (Compression) Geser (Shear) Puntir (Torsion) Tekuk (Bending) Karakterisasi Material

Karakterisasi Material Axial forces A0 F l l0 l0 F l A0 Stress,  = F/A0 Strain,  = (l0 - li)/l0 = l/l0 where li is the instantaneous length. Strain can be negative – usually for compressive loads Tension Compression Karakterisasi Material

Karakterisasi Material Shear A0 F  Shear stress,  = F/A0 Shear strain,  = tan  Karakterisasi Material

Karakterisasi Material Torsion T  Torsion = T/A0 Shear strain,  = tan  Karakterisasi Material

Karakterisasi Material METODA PEMBEBANAN B. Kecepatan Pembebanan: (the rate of load) Beban diberikan secara lambat/singkat (Static Test) min - hour Beban diberikan secara cepat (Dynamic Test) – Impact Test Beban diberikan sangat lambat sekali (Creep Test) month –year. C. Jumlah pembebanan: (the number of times load) Beban tunggal (single load) – Pengujian mekanis umum. Beban berulang (multiple load) – Pengujian Fatik Karakterisasi Material

Karakterisasi Material KONDISI PEMBEBANAN B. Kondisi khusus Atmosfir uap (moisture), concrete, stones/sand, brick and wood. Atmosfir korosif (salt spray) Dalam pengujian semua kondisi yang mempengaruhi pengujian harus tercatat dalam prosedur pengujian (Testing Procedure) dan juga kondisi tersebut harus terkontrol dan tetap (Constant). Karakterisasi Material

Karakterisasi Material DESIGN PENGUJIAN Pengujian yang ideal harus : Punya arti (meaningful) Dapat dipercaya (reliable) Dapat dilakukan kembali (reproducible) Diketahui presisinya (of known precision) Ekonomis (econonomical) Karakterisasi Material

Karakterisasi Material DESIGN PENGUJIAN Jadi dalam mendisain pengujian harus dipertimbang-kan dengan pertanyaan dibawah ini: Apa permasalahan dasarnya (jawaban apa yang dicari) ? Apa pengujian yang dapat dilakukan untuk dapat menjawab masalah tsb ? Bagaimana hasil pengujian dapat dihubungkan dengan performa? Apa keterbatasan jenis pengujian yang dipilih ? Bagaimana kepresisian kerja dapat di sesuaikan dengan keterbatasan sehingga dicapai usaha yang ekonomis dan hasil yang tingkat kepercayaannya konsisten ? Apa jenis spesimen yang sesuai untuk pengujian (test) ? Berapa jumlah spesimen yang diperlukan untuk memperoleh hasil yang representatif ? Karakterisasi Material

Karakterisasi Material SPECIMEN PENGUJIAN A. PEMILIHAN: Ada 2 masalah dalam pemilihan specimen pengujian: Pensetingan prosedur fisik (diuraikan dalam standard pengujian) Penentuan jumlah spesimen (sesuai standard atau berdasarkan pengalaman) Contoh : untuk rolling plate (harus dibuat dalam 3 arah), untuk casting metal, forging metal, heat-treated metal. – HARUS REPRESENTATIF. Karakterisasi Material

Karakterisasi Material SPECIMEN PENGUJIAN B. PERSIAPAN: harus dipertimbangkan: Pemotongn (shearing, punching, flame cutting) tidak membuat cacat awal material Dimensi atau toleransi spesimen harus tercatat. Penandaan (marking) harus dilakukan. Karakterisasi Material

ALAT PENGUJIAN (testing apparatus) Harus dipertimbangkan: Tujuan pengujian. Keakuratan yang diperlukan Kemudahan Ekonomis. Umumnya mesin harus punya 1 % keakuratan rentang beban dan strain. Karakterisasi Material

PENGUKURAN (measurements) Setiap pengukuran kecuali penghitungan (counting) selalu terdapat variasi kesalahan dan ini harus terkontrol atau diketahui sehingga pengujian dapat disebut presisi & akurat. Presisi : fungsi dari sensitivity dan kecilnya rentang bacaan (the least reading) alat. Sensitivity adalah nilai terkecil suatu ukuran kuantitatif yang terukur pada mesin atau peralatan ukur. Bila Sebaliknya disebut lack-sensitivity. The least reading adalah nilai terkecil yang dapat dibaca dari suatu alat ukur yang memiliki skala bacaan. Karakterisasi Material

PENGUKURAN (measurements) Ukuran kuantitatif: panjang, sudut, volume, massa, gaya, tekanan, interval waktu, temperatur, arus listrik, tegangan listrik, tahanan listrik. Error adalah perbedaan antara nilai yang diobservasi dengan nilai yang sesungguhnya. (the true value). Ini tidak dapat dihindari dan harus dipertimbangkan. Systimatical error : natural error (e.g. expansion, humidity), instrument error (i.e. konstruksi alat), personal (human) error (i.e. slow reaction to push the button). Sehingga error tersebut terakumulasi dan berbeda dengan nilai sebenarnya. Accidental Error: nilainya berada secara random (+/-) dari nilai sebenarnya sehingga dapat terkompensasi mandiri (self-compensating). Umumnya disebabkan oleh ketidak mampuan peneliti (observer) untuk mem-“match”-kan peralatan ukur. Karakterisasi Material

Pengoperasian Pengujuan (conducting test) Team terdiri dari : Recorder (perekaman data) mulai dari preparasi sampai hasil uji. Operator (pengecekan semua peralatan, pilih rentang beban, dan meng-nol-kan mesin). Observer (pengecekan peralatan ukur dan dalam urutan yang sesuai dan seting sampel hingga operasinya selesai) Komputer (membantu observer dalam pembacaan dalam pengujian) Karakterisasi Material

Karakterisasi Material TUGAS 1 Jelaskan maksud dari spesifikasi material dan pentingnya spesifikasi tersebut ? Jelaskan pula maksud dari spesifikasi standard dan sebutkan keuntungan dari penggunaan spesifikasi standard. Jelaskan jenis metoda pembebanan dalam pengujian tarik maupun fatik. Pertimbangan apa saja yang diperlukan dalam mendisain suatu pengujian. Sebutkan berapa jumlah sample yang dibutuhkan untuk pengujian bila material yang akan diuji berbentuk lembaran baja. Jelaskan alasan besarnya jumlah pengambilan sampel tersebut ? Karakterisasi Material

Karakterisasi Material TUGAS 1 Jelaskan jenis tingkat kesalahan (error) dalam suatu pengukuran pengujian dan berikan beberapa contoh dalam pengujian logam. Dari data terlampir (mill certificate), jelaskan dan sebutkan : Jenis Material yang di test & dimensinya Tanggal pembuatan material & tanggal dikeluarkan sertifikat Standard pengujiannya Jenis pengujian yang telah dilakukan Jenis Pengujian yang tidak dilakukan Karakterisasi Material