BAB 2
AHMAD ZAQI
5315052121
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
2010
Pendahuluan
Dalam operasi manufaktur banyak bagian dibentuk menjadi berbagai bentuk dengan menerapkan kekuatan eksternal.Seperti operasi tempaan disk turbin, berbagai extruding untuk tangga aluminium, atau menggulung lembaran datar untuk diolah menjadi body mobil
Karena dalam proses ini dilakukan dengan cara mekanis, pemahaman tentang perilaku bahan dalam menanggapi kekuatan yang digunakan adalah penting. Pembentukan operasi dapat dilakukan pada suhu kamar atau pada suhu tinggi dan pada lambat atau tinggi tingkat deformasi.
Demikian pula, disk turbin dan sirip mesin jet pesawat terbang yang mengalami tekanan dan suhu tinggi selama penerbangan. Selama periode waktu komponen ini mengalami creep, sebuah fenomena di mana komponen memanjang diterapkan secara permanen di bawah tekanan, yang akhirnya dapat mengakibatkan kegagalan.
Perilaku bahan adalah suatu hal pertimbangan penting. Seperti halnya Sayap pesawat terbang, crankshaft dari mesin mobil, dan gigi gigi di mesin semua mengalami statis, serta berfluktuasi, kekuatan. Jika berlebihan, hal ini bisa menyebabkan retak dan menyebabkan kegagalan total komponen oleh mekanisme yang disebut keausan.
Dan dalamkesempatanini akan dibahas
Ketegangan (Tension)
compression
Puntiran (Torsion)
Bending (lekukan)
Fatigue (kelelahan)
Impact (benturan)
Failure and fracture (kegagalan dan fraktur)
Residual stress (tegangan sisa)
Work heat and temperature rise (pengerjaan panas dan kenaikan suhu)
Kekerasan (Hardness)
Pemuaian (Creep)
1. Ketegangan (Tension) ketegangan suatu bahan adalah suatu sifat dari bahan dimana bahan tersebut di berikan tekanan dalam jumlah tertentu
Kurva tegangan regangan
Dalam kurva tersebut dapat kita ketahui besarnya ketahanan suatu bahan trhadap dformasi plastis yang di sebut yield stress. UTS adalah batas max. Bahan menahan deformasi plastis.Dan diakhiri dengan patah atau fraktur
Tegangan dan reganganTegangan dapat di rumuskan dengan gaya di bagi dengan luasn penampang bahan
Regangan dapt dihitung dengan mencari perubahan panjang dibagi dengan panjang awal
Pada keadaan tertentu bahan dapat bertahan dan mampu balik ke ukuran semula bila diberikan deformasi elastis.Hal ini disebut Modulus elastisitas.Dimana kita dpat hitung dengan membagi nilai tegangnnya dengn regangannya
Dan pada setiap bahan ada tahap dimana terjadi deformasi plastis dan elastis yang disebut Yield stress
DuctilityKeuletan atau ductility visa dilihat pada kurva tegangan.Dimana keadaan tersebut terjadi pada area deformasi palstis sebelum bahan tersebut mengalami patah
Pengecilan penampang (necking) pada uji tarikKeadaan ini terjadi saat perubahan panjang pada bahan saat di tarik.dimana penampangnya yang ditengah mengecil seiring bertambah panjanya bahan dan gaya tarik yang diberikan. Sehingga terbentulah necking
Konsruksi kurva tegangan reganganDari kurva tegangan regangan kita bisa mendapat data tentang keuletan,modulus alstisitas, dan ketangguihan. Ketangguhan berada di bawah area kurva tegangan regangn. Dimana ketngguhan adalah energi yang di butuhkan untuk memetahkan suatu bahan
Efek dari TemperaturPada umumnya temperatur mempengaruhi truktur mikro pad bahan yang di uji. Sifata yang dapat berubah adalah keuletan dan ketangguhan,disertai fenomena lain seperti pemuaian
Efek kecepatan deformasiKecepatan Deformasi diartikan sebgai kecepatan terikan yang dinyatakan dalam m/s atau kaki/menit.
Dimana efeknya adalah timbul sensivitas bahan dalam tingakat bebeda-beda (m).sebagai contoh cold working pada bahan dengan m >0,05. 0,05-0,4 untuk hot workingDan superplastis pada 0,3- 0,85
Efek tekanan hidrostatisTekanan hidrostatis mempengaruhi substansi bahan dalam proses sebelum terjadi patahan,begitu juga dalamkeadaan keulltan.Hal ini dimanfaatkan dalam proses pengerjaan logam khususnya dalam ekstrusi
Efek radiasiRadiasi yang diberikan dalam jumlah tinggi mempengaruhi tegangan kekutan bahan kekerasan keuletan dan ketangguhan.Hal ini disebabkan radiasi sama halnya dengan temperatur yang mempengaruhi perilaku fisik dan palstis
2.Kompresi
Banyak proses dalam manufaktur seperti tempa, rolling,ekstrusi, dilakukan dengan tekanan kompresi. ketika sebuah logam dengan tegangan leleh tarik tertentu mengalami ketegangan dalam rentang plastik dan kemudian beban dilepaskan dan diterapkan di kompresi,dan ketegangan luluhnya kembali lagi. Hal ini disebut dengan Baushinger Effect.Dari gambardiatasnampakbahwa kompresimenimbulkanperubahanpanjangdanluas penambang
3.Puntiran (Torsion)
Uji torsi yaitu pengujian bahan terhadap tegangan dan kompresi.biasa nya torsi sering dikenal dengan istilah puntiran.hal ini dilakukakn untuk engetahui seberapa jauh bahan tahan terhadap perlakuan regangan disertai kompresi
Pada torsion kita dapat menghitung tegangan geser (shear stress) dimana torsi di bagi dengan 2 luas penampang bahan dikali dengan tebalanya
4.Bending (tekuk)
Tekukan yang dilakukan pada bahan diterapkan dalam 2 macam.Yaitu dngan 3 titik atau 4 titik secara vertikal. Dimana tegangan yang diberikan menimbulkan patahan sehingga dikenal dengan modulus of rupture
5. Kekerasan (Hardness)
Kekerasan adalah perlakuan bahan terhadap deformasi palasyis dan elastis.
Brinell test.diperkenalkan oleh J. A. Brinell in 1900. Brinell pada tahun 1900, tes ini melibatkan menekan sebuah bola baja atau tungsten carbide 10 mm terhadap permukaan diameter, dengan beban 500 kg, 1500 kg, atau 3000 kg
Kekerasan Brinell nomor didefinisikan sebagai rasio dari beban P dengan permukaan melengkung indentasi.
Beberapa kekerasan Rockwell hardncs tes juga telah dikembangkan menggunakan jenis yang sama indenters tapi beban lebih ringan dari pada Brineel test
Vickers test.
Uji Vickers. pengujian kekerasan, yang dikembangkan pada tahun 1922 dan juga dikenal sebagai kekerasan piramida tes berlian, menggunakan indentor berbentuk berlian-piramida dan beban yang berkisar dari 1 kg menjadi 120 kg.. Uji Vickers memberikan angka kekerasan pada dasarnya sama tanpa beban dan cocok untuk pengujian bahan dengan berbagai kekerasan
Durometer.. Kekerasan pada karet, plastik, dan bahan lunak dan elastis yang sama pada umumnya diukur dengan alat yang disebut durometer (dari durus Latin, artinya keras). Ini adalah tes empiris yang indentor adalah menekan permukaan, dengan beban konstan mirip dengan Vicker
6.Fatigue (kelahan)
Komponen bahan dengan variasi struktur dan komponen mengalami beberapa gaya statis dalam penggunaannya. Hal ini menimbulkan cyclic stress yaitu kondisi dimana tegangan terus bertambah dan tegangan yang dipengaruhi naiknya temperatur.Sehingga pada kondisi tertentu bahan mengalami fatigue (kelelahan).Darikurvadiatas kita lihatbahawa adaenduranselimit yaitu teganganyangdiberikan namun tidaksampai menimbulkan patahan.Dan alumunium tidak memiliki endurance limit
seperti baja
7. Pemuaian (Creep )
Pemuaian adalah perpanjangan permanen komponen di bawah beban statis dipertahankan br jangka waktu tertentu. Ini adalah fenomena dari logam dan bahan bukan logam tertentu, seperti termoplastik dan karet pada suhu apa pun.
Ketebalan kaca jendela di rumah-rumah tua telah ditemukan untuk dia lebih besar di bagian bawah daripada di bagian atas jendela, kaca telah mengalami creep oleh beratnya sendiri selama bertahun-tahun.
8.Impact
Benturan. Dalam proses pabrik seperti forging.bahan mengalami pukulan atau benturan dalam pengolahannya. Benturan tersebut dilakukan daam kecepatan yang sangat tinggi. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan data mengnai sifat dari toughness (ketangguhan) dari bahan tersebut.baik logam maupun non logam
Kegagalan dan patahan dari bahan dalam proses pabrik
Kegagalan /failure pada dasarnya disebabkan oleh patahn dan tekukan. Dimana patahan sebuah bahan di timbulkan atau diawali oleh retakan yang berasal dari dalam bahan tersebut dan dari luar seperti benturan atau tempaan
Sedangkan tekukan dapat diketahui jenisnya menajdi 2 bagian yaitu keuletan dari bahan.dan kerapuhannya.Pada patahan yang dipengaruhi keuletannya bahan tersebut,kita bisa lihat dari bentuk butir penampanya untuk mengetahui berapa tegangan yang bisa di tahan oleh bahan tersebut.
9.Residual stress
Tegaangan sisa terjadi akibat deformasi yang diberikan tidak menyeluruh.Halini menimbulkan ada beberapa are yang masih mengalami tegangan sisa stelah beban yang diberikan ditiadakan.Kondisi ini sering dilakukan saat bending dilakukan pada sebuah lembaran logam.Dan awalnya tegangan sisa di hasilkan dari deformasi elastis yang diberikan.Dan beban tersebut didistribusikan ke serat pada struktur logam.
10.Pengerjaan panas dan kenaikan suhu
Suhu merupakan variabel yang sangat sensitif terhadap perlakuan mekanis suatu bahan,hal ini bisa kita lihat dar teori adaibatik
Dimana perbahan suhu diperoleh dari hasil bagi energy spesifik bahan dengan massa jenis dan koefisien panas bahan..Sehingga timbul pengerjaan panas yaitu perlakuan terhadap bahan diatas titik didihnya.hal ini dilakukan untuk mendapatkan sifat keuletan,ketangguhan,dan kekerasan yang diharapkan
