2.9.1 Pengujian Impak Metode Charphy
Pengujian impak Charpy juga dikenal sebagai tes Charpy v-notch merupakan standar pengujian laju regangan tinggi yang menentukan jumlah energi yang diserap oleh bahan
selama terjadi patahan. Energi yang diserap adalah ukuran ketangguhan bahan tertentu dan bertindak sebagai alat untuk belajar bergantung pada suhu transisi ulet getas.Metode ini banyak
digunakan pada industri dengan keselamatan yang kritis, karena mudah untuk dipersiapkan dan dilakukan.Tes ini dikembangkan pada 1905 oleh ilmuwan Perancis Georges Charpy. Pengujian
ini penting dilakukan dalam memahamimasalah patahan kapal selama Perang Dunia II. Metode pengujian material ini sekarang digunakan di banyak industri untuk menguji material yang
digunakan dalam pembangunan kapal, jembatan, dan untuk menentukan bagaimana keadaan alam badai, gempa bumi, dan lainnya akan mempengaruhi bahan yang digunakan dalam
berbagai macam aplikasi industri. Tujuan uji impact charpy adalah untuk mengetahui kegetasan atau keuletan suatu bahan spesimen yang akan diuji dengan cara pembebanan secara tiba-tiba
terhadap benda yang akan diuji secara statik. Dimana benda uji dibuat takikan terlebih dahulu sesuai dengan standar ASTM E23 05
dan hasil pengujian pada benda uji tersebut akan terjadi perubahan bentuk seperti bengkokan atau patahan sesuai dengan keuletan atau kegetasan terhadap benda uji tersebut. Percobaan uji
impact charpy dilakukan dengan cara pembebanan secara tiba-tiba terhadap benda uji yang akan diuji secara statik, dimana pada benda uji dibuat terlebih dahulu sesuai dengan ukuran standar
ASTM E23 05.
Universitas Sumatera Utara
2.9.2. Mesin Uji Impak
Mesin uji bentur impact yang digunakan untuk mengetahui harga impak suatu bahan yang diakibatkan oleh gaya kejut pada bahan uji tesebut. Tipe dan bentuk konstruksi mesin uji
bentur beranekaragam mulai dari jenis konvensional sampai dengan sistem digital yang lebih maju. Dalam pembebanan statis dapat juga terjadi laju deformasi yang tinggi kalau bahan
diberi takikan, maka tajam takikan makin besar deformasi yang terkonsentrasikan pada takikan, yang memungkinkan meningkatkan laju regangan beberapa kali lipat. Patah getas menjadi
permasalahan penting pada baja dan besi. Pengujian impact charpy banyak dipergunakan untuk menentukan kualitas bahan. Benda
uji takikan berbentuk V yang mempunyai keadaan takikan 2 mm banyak dipakai. Permukaan benda uji pada impact charpy dikerjakan halus pada semua permukaan.Mesin uji
impak charpy ditunjukkan pada gambar 2.31.
Gambar 2.31 Mesin Uji Impak Charpy.
Universitas Sumatera Utara
Takikan dibuat dengan mesin freis atau alat notch khusus takik.Semua dikerjakan menurut standar yang ditetapkan.Pada pengujian adalah suatu bahan uji yang ditakikan, dipukul
oleh pendulum bandul yang mengayun. Dengan pengujian ini dapat diketahui sifat kegetasan suatu bahan. Berikut ini merupakan salah satu mesin uji impak.
Cara ini dapat dilakukan dengan cara charpy. Pada pengujian kegetasan bahan dengan cara impact charpy, pendulum diarahkan pada bagian belakang takik dari batang uji. Sedangkan
pada pengujian impact cara izod adalah pukulan pukulan pendulum diarahkan pada jarak 22 mm dari penjepit dan takikannya menghadap pendulum.Standar ASTM untuk pengujian impak
ditunjukkan pada Gambar 2.32.
Gambar 2.32. Standar ASTM Untuk Pengujian Impak.
Universitas Sumatera Utara
Perbedaan Charpy dengan Izod adalah peletakan spesimen.Pengujian dengan menggunkan Charpy lebih akurat karena pada Izod, pemegang spesimen juga turut menyerap
energi, sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang mampu di serap material seutuhnya. Faktor yang mempengaruhi kegagalan material pada pengujian impak adalah:
1. Notch
Notch pada material akan menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan pada daerah yang lancip sehingga material lebih mudah patah. Selain itu notch juga akan menimbulkan triaxial stress.
Triaxial stress ini sangat berbahaya karena tidak akanterjadi deformasi plastis dan menyebabkan material menjadi getas. Sehingga tidak ada tanda-tanda bahwa material akan mengalami
kegagalan. 2.
Temperatur Pada temperatur tinggi material akan getas karena pengaruh vibrasi elektronnya yang semakin
rendah, begitupun sebaliknya. 3.
Strainrate Jika pembebanan diberikan pada strain rate yang biasa-biasa saja, maka material akan sempat
mengalami deformasi plastis, karena pergerakan atomnya dislokasi. Dislokasi akan bergerak menuju ke batas butir lalu kemudian patah. Namun pada uji impak, strain rate yang diberikan
sangat tinggi sehingga dislokasi tidak sempat bergerak, apalagi terjadi deformasi plastis, sehingga material akan mengalami patah transgranular, patahnya ditengah-tengah atom, bulan di
batas butir. Pada baja dan aluminium terdapat perbedaan harga impak.Harga impak baja lebih tinggi
daripada aluminium menunjukkan bahwa ketangguhan baja lebih tinggi jika dibandingkan
Universitas Sumatera Utara
dengan aluminium.Ketangguhan adalah kemampuan material untuk menyerap energi dan berdeformasi plastis hingga patah.
Selain suhu, hal lain yang mempengaruhi harga impak suatu material adalah kadar karbonnya. Material yang memiliki kadar karbon yang tinggi akan lebih getas. Hal ini akan
mempengaruhi harga impaknya dan temperature transisi. Material yang memiliki kadar karbon tinggi akan memiliki temperature transisi yang lebih panjang jika dibandingkan dengan material
yang memiliki kadar karbon rendah. Temperatur transisi yang berbeda-beda ini akan mempengaruhi ketahanan material terhadap perubahan suhu. Material yang memiliki
temperature transisi rendah maka material tersebut tidak akan tehan terhadap perubahan suhu.Pada pembebanan impak ini, terjadi proses penyerapan energy yang
besar.Usahayangdilakukan pendulum waktumemukulbendauji atau energi yangdiserap bendauji sampai patah didapat rumusyaitu:
E = Ep
1
–Ep
2
.........................................................2.1 =
m. g. h
1
– m. g. h
2
= m .gh
1
– h
2
= m .g
λ 1-cosα-λ cosβ– cosα
= m. g.λ cosβ– cosα
E = m.g. λcosβ – cosα………………………2.2
Keterangan: Ep = Energi Potensial Em = Energi Mekanik
Universitas Sumatera Utara
m = Berat Pendulum Kg
g = Gravitasi 9,81 ms 2
h
1
= Jarak awal antara pendulum dengan benda uji m h
2
= Jarak akhir antara pendulum dengan benda uji m λ =Jarak lengan pengayun m
c os α = Sudut posisi awal pendulum
cos β = Sudutposisi akhir pendulum
Dari persamaan rumus diatas didapatkan besarnya harga impak yaitu: I = EA
Dimana: I = Nilai Ketangguhan Impak Joulemm
2
E = Energi Yang Diserap Joule A= Luas Penampang Dibawah Takikan mm
2
Takik notch dalam benda uji standar ditujukan sebagai suatu konsentrasi tegangan sehingga perpatahan diharapkan akan terjadi dibagian tersebut. Selain berbentuk Vdengan
sudut45
o
,takik dapat pula dibuat dengan bentuk lubang kuncikey hole. Pengukuran lain yang biasa dilakukan dalam pengujian impak Charpy adalah penelaahan permukaan perpatahan
untuk menentukan jenis perpatahan yang terjadi.
2.10Jenis Patahan
Pada spesimen yang telah dilakukan pengujian impak, akan dapat diketahui jenis
Universitas Sumatera Utara
patahan yang dihasilkan. Adapun jenis-jenis patahan tersebut antara lain: 1.
Patahan Getas Ciri-ciri patahan getas adalah memiliki permukaan rata dan mengkilap, apabila potongan
ini disambung kembali maka kedua potongan ini akan menyambung dengan baik dan rapat. Hal ini disebabkan pada saat proses patahnya,spesimen tidak mengalami deformasi. Bahan
yang memiliki jenis patahan ini mempunyai kekuatan impak yang rendah. 2.
Patahan Liat Ciri-ciri permukaan patahan jenis ini tidak rata dan tampak seperti beludru, buram dan
berserat. Jika potongan disambungkan kembali maka sambungan tidak akan rapat. Bahan yang memiliki jenis patahan ini mempunyai kekuatan impak yang tinggi, karena sebelum
patah bahan mengalami deformasi terlebih dahulu. 3.
Patahan Campuran Ciri-cirinya patahan jenis ini adalah permukaan patahan sebagian terdiri dari patahan getas dan
sebagian yang lain adalah patahan liat. Jenis-jenis patahan ditunjukkan pada gambar 2.33.
a b
c
Gambar 2.33 Jenis-jenis Patahan a Patahan getas,b Patahan liat,dan c Patahan campuran.
Universitas Sumatera Utara
2.11. Uji Cacat Las
Kategori