ANALISIS KEKUATAN FATIK BAJA KARBON RENDAH AISI 1020 DENGAN TIPE ROTARY BENDING

(1)

ANALISIS KEKUATAN FATIK BAJA KARBON RENDAH AISI

1020 DENGAN TIPE

ROTARY BENDING

(Skripsi)

Oleh

DHIMAS CAHYO WIBOWO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012


(2)

ABSTRAK

ANALISIS KEKUATAN FATIK BAJA KARBON RENDAH AISI 1020 DENGAN TIPEROTARY BENDING

Oleh

Dhimas Cahyo Wibowo

Fatik merupakan fenomena terjadinya kerusakan material karena pembebanan yang berulang-ulang. Diketahui bahwa apabila pada suatu logam dikenai tegangan berulang, maka logam tersebut akan patah pada tegangan yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan tegangan yang dibutuhkan untuk menimbulkan perpatahan pada beban statik. Kerusakan akibat beban berulang ini disebut patah lelah (fatigue failures), karena umumnya perpatahan tersebut terjadi setelah periode pemakaian yang cukup lama. Tegangan berulang pada poros menyebabkan poros dapat mengalami patah lelah (fatigue failure) pada periode kerja tertentu. Kegagalan yang disebabkan oleh kelelahan lebih berbahaya daripada kegagalan statis dikarenakan kegagalan tersebut terjadi tanpa peringatan terlebih dahulu, secara tiba-tiba dan menyeluruh. Lebih dari 90% penyebab kegagalan mekanik disebabkan oleh kegagalan lelah.

Penelitian dilakukan menggunakan alat uji fatik dengaan tipe rotary bending. Material yang di analisis adalah baja karbon rendah AISI 1020. Tegangan yang diberikan pada pengujian ditentukan berdasarkan ultimate tensile stress (UTS) baja karbon rendah AISI 1020. Dari data spesifikasi baja karbon rendah AISI 1020 diketahui nilai ultimate tensile stress (UTS) adalah 440 MPa. Pengujian dilakukan sebanyak 4 (empat) kali dengan 4 (empat) tegangan yang berbeda. Variasi tegangan yang diberikan adalah 40 %, 50%, 60%, 70% dari ultimate tensile stress(UTS).

Pada dasarnya ada beberapa faktor yang mempengaruhi atau menentukan kelelahan dari baja yaitu tegangan yang diterima, struktur mikro, suhu operasi, proses pemesinan dan lain sebagainya. Pada pengujian fatiguebaja karbon rendah AISI 1020 dengan tipe rotary bending ini aspek yang banyak menentukan umur lelah dari baja adalah kondisi operasi, proses pemesinan dalam pembuatan spesimen dan tegangan yang diberikan. Faktor lain seperti getaran dapat menyebabkan penjalaran crack semakin cepat sehingga menyebabkan baja tidak memilikifatik limitpada pengujian dengan beban rendah.


(3)

ABSTRACT

FATIGUE STRENGTH ANALYSIS OF LOW CARBON AISI 1020 USING ROTARY BENDING MACHINE

By

Dhimas Cahyo Wibowo

Fatigue is a material damage phenomenon because of repeated load. Generally, that if repeated load applied on a metal, so that metal will be broken on a stress that lower than stress that needed to break the metal on static load. Damage that caused by repeated load know as fatigue failure, because generally that failures happen after long periods usage. Repeated stress on shaft causing fatigue failures on several periods of work on the shaft itself. Failures that caused by wear of usage is more dangerous than failures that caused by static failures, because that failures occurs without warning at first, it occurs suddenly and spread all over. More than 90% cause of mechanic failures caused by fatigue failure.

This research using rotary bending type fatigue test machine. Material that analized is low carbon steel AISI 1020. Stress that given at this test determined according to ultimate tensile stress (UTS) from low carbon steel AISI 1020. From specified data for AISI 1020 low carbon steel, value for (UTS) ultimate tensile stress is 440 MPa. The test is done for 4 times with 4 different stress. Stress variation that given are 40 %, 50%, 60%, 70% from UTS (ultimate tensile stress). Basicly there is some factors that affect or determine fatigue value from steel, and that is accepted stress, micro structure, operating temperature, machining operation, etc. on fatigue test at low carbon AISI 1020 with rotary bending type, determining aspect for fatigue age from steel are operating condition, machining operating in the making of specimen and applied strees. Another factor, such as

vibration can make crack creeps faster, so it makes steel doesn’t have fatigue limit

on the test with low load.


(4)

ANALISIS KEKUATAN FATIK BAJA KARBON RENDAH AISI 1020 DENGAN TIPEROTARY BENDING

Oleh

DHIMAS CAHYO WIBOWO

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2012


(5)

ANALISIS KEKUATAN FATIK BAJA KARBON RENDAH AISI 1020 DENGAN TIPEROTARY BENDING

Judul Skripsi :

Nama Mahasiswa :DHIMAS CAHYO WIBOWO Nomor Pokok Mahasiswa : 0615021058

Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Teknik

MENYETUJUI

1. Komisi Pembimbing

Zulhanif, S.T., M.T. Muhammad Badaruddin, PhD NIP. 197304022000031002 NIP. 197212111998031002

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin

Harmen Burhanuddin, S.T., M.T. NIP.19690620 200003 1001


(6)

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua Penguji : Zulhanif, S.T., M.T. ………

Anggota Penguji : Muhammad Badaruddin, PhD ..………..

Penguji Utama : Harnowo Supriadi, S.T., M.T. ………

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A. NIP. 196505101993032008


(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Jaya Kab, Lampung Tengah pada tanggal 9 juni 1988, sebagai anak kelima dari lima bersaudara, dari pasangan Bambang Rahyono dan Darmini.

Pendidikan Taman Kanak-kanak (TK) ABRI Poncowati diselesaikan pada tahun 1994, Pendidikan di Sekolah Dasar Negeri 1 Terbanggi Besar diselesaikan pada tahun 2000, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri 1 Terbanggi Besar diselesaikan pada tahun 2003, Sekolah Menengah Kejuruan Negeri 2 Terbanggi Besar diselesaikan pada tahun 2006 dan pada tahun 2006 penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) dan menamatkan program studi Strata Satu pada bulan juni 2012.

Selama menjadi mahasiswa, penulis menjadi Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) untuk periode 2008-2009 sebagai Anggota penelitian dan pengembangan (LitBang).

Pada bidang akademik, penulis melaksanakan Kerja Praktek (KP) di PTPN VII Rejosari Natar, Lampung Selatan pada tahun 2010 dengan mengambil studi kasus


(8)

mengenai Analisis Keausan Roda Lori Di. PT Perkebunan Nusantara VII (PERSERO) Unit Usaha Rejosari.

Penulis mengambil konsentrasi mata kuliah pilihan pada bidang Produksi dan Material dengan melakukan penelitian dengan judul Analisis Kekuatan Fatik Baja Karbon Rendah AISI 1020 Dengan Tipe Rotary Bending dibawah bimbingan Zulhanif, S.T.,M.T. dan Muhammad Badaruddin, PhD.


(9)

Dengan kerendahan hati

dan

harapan menggapai ridho-Nya

kupersembahkan skripsi ini untuk

Ayahanda dan Ibunda

Atas segala pengorbanan yang tak terbalaskan, kesabaran, keikhlasan,

doa, cinta dan kasih sayangnya

Kakak-kakakku

Sumber inspirasi dan kebanggaan

Keluarga Besar Penulis

Almamater tercinta


(10)

Dan Allah mengeluarkan kamu dari perut ibumu dalam

keadaan tidak mengetahui sesuatupun, dan Dia memberi

kamu pendengaran, penglihatan dan hati, agar kamu

bersyukur

(QS. An Nahl : 78)

Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka

apabila kamu telah selesai dari suatu urusan, kerjakanlah

urusan yang lain dan hanya kepada allah hendaknya kamu

berharap

(QS. Al insyirah : 6-8)

Lakukanlah yang terbaik demi duniamu dan akhiratmu,

cobalah untuk tidak bergantung


(11)

SANWACANA

Assalamu’alaikum Wr.Wb.

Alhamdulillaahirabbil’aalamiin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat, hidayah dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam penulis panjatkan kepada junjungan Nabi besar Allah, Muhammad SAW yang telah membimbing dan menghantarkan kita pada zaman yang terang benderang pada saat sekarang ini.

Skripsi dengan judul Analisis Kekuatan Fatik Baja Karbon Rendah AISI 1020 Dengan TipeRotary Bending”.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis telah mendapatkan banyak motivasi dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada:

1. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberikan kasih sayang dan mendoakan atas harapan akan kesuksesan penulis hingga dapat menyelesaikan studi.

2. Kepada kakak-kakakku atas nasehat, dukungan, motivasi, pengertian, doa dan kasih sayangnya.

3. Ibu Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

4. Bapak Harmen Burhanuddin, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.


(12)

5. Bapak Zulhanif, S.T., M.T. selaku pembimbing utama tugas akhir yang telah memberikan pengarahan kepada penulis selama masa studi di Universitas Lampung. Terima kasih atas semua arahan, bimbingan dan ilmu yang diberikan selama penyelesaian tugas akhir penulis.

6. Bapak Muhammad Badaruddin, PhD selaku dosen pembimbing pendamping tugas akhir, terima kasih atas semua arahan, bimbingan dan ilmu yang diberikan selama penyelesaian tugas akhir penulis.

7. Bapak Harnowo Supriadi, S.T., M.T. selaku dosen pembahas dalam seminar tugas akhir dan penguji dalam sidang sarjana, terima kasih atas semua saran-saran, bimbingan, dan juga atas segala nasehat dan motivasinya terhadap penulis.

8. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah banyak memberikan ilmunya kepada penulis dan staf administrasi yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan studi di Jurusan Teknik Mesin.

9. Keluarga besar, terima kasih atas dukungan, motivasi, cinta dan kasih sayang kepada penulis.

10. Isma Kris Lestari S.P., yang telah setia menemani hari-hariku.

11. Teman seperjuangan menyelesaikan skripsi ini I Wayan Gede Budi S. 12. Teman-teman seperjuangan Setiyo Birowo S.T, Ketut Dewantara, Wengky

Berliyanto, Sutrisno, Gians Aditya Gumelar S.T., Rino S.T., Heru Dwi Putra S.T., Satyan Donier S.T., Ismail S.T., Zaenal Arifin S.T., Mei Indra Kusuma, Nurhadi, Lucky Cahyadi, Dedi Iskandar, Hadi Prayitno, Subekti Bagus, Puji Firmansyah, Cholian Perwira, Edo Trinando, Danan Purnajaya, Dodi Suharto, Hanif, Prima Kumbara, Imron Oktariawan, Alex


(13)

Setiawan, Almarhum Alfuadi, Budi Waluyo, Dimas Rilham, Rahmat iskandar, Rahmat Fansuri, Rizal Ferdiansyah, Yoga Kurnia Amran (Gundam), Yoga Adi Nugraha, Sulistiyono, Agung Palembang, Alfrino Biantoro, Aditiya Triatmaja, S.T., Sonic Niwatama, S.T., Bambang Sulaksana, Yudo, Zaki, Yusman, Dian Fadli, Alfis, Fauzi, Dino, Zaenal, Joni Parizal, Doni Sigit, Habib, Arman, Bongsu, S.T., Jonatan, S.T., Dea pintaranata, S.T., Panji Satrio WG, S.T., Nur Ismanto, S.T., dan rekan-rekan Teknik Mesin 2006 lainnya yang telah membantu dan memberikan dukungannya. Semoga persaudaraan kita tetap terjaga dengan slogan “SolidarityForever”.

13. Rekan-rekan angkatan 1998-2004 dan 2005-2011 Teknik Mesin Unila dan semua pihak yang telah membantu penulis.

Dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terimakasih penulis ucapkan atas bantuan yang diberikan sehingga terselesaikannya skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin

Bandar Lampung, 30 April 2012 Penulis


(14)

i

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI... i

DAFTAR TABEL... iii

DAFTAR GAMBAR... iv

DAFTAR SIMBOL….……….. v

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah... 1

B. Perumusan Masalah... 3

C. Tujuan Penelitian... 3

D. Batasan Masalah... 3

E. Sistematika Penulisan... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA A.Fatigue... 6

B. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Lelah ... 11

C. Kekuatan Tarik... 16

D. Klasifikasi Baja Karbon... 17

E.Klasifikasi dan Standarisasi Baja…... 20


(15)

ii

III. METODE PENELITIAN

A.Tempat dan Waktu……... 25

B. Alat dan Bahan... 25

C. Prosedur Pengujian... 26

D. Analisis Data Pengujian... 26

E. Diagram AlirPenelitian………... 27

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Tegangan Yang Diberikan Pada Pengujian... 28

B. Kekasaran Permukaan... 29

C. Hasil Pengujian Lelah(Fatigue)……….... 30

D.Pembahasan………... 32

V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan... 36

B. Saran... 37

DAFTAR PUSTAKA... 38 LAMPIRAN... A-1


(16)

iii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Klasifikasi baja karbon………... 18

2. Data hasil pengujian………... 26

3. Data tegangan yang diberikan pada pengujian... 29

4. Data kekasaran permukaan spesimen (Ra)…... 30


(17)

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Kurva S-N………... 10

2. Moore-Type Machine………... 21

3. Torsional Fatik Testing Machines…………... 22

4. Benda uji fatik ASTM E 466……... 25

5. Mesin uji fatik………. 25

6. Diagram alir penelitian... 27

7. Kurva S-N pengujian fatik baja karbon rendah AISI 1020…... 31

8. Permukaan patahan akibat tegangan 307,5388 MPa... 34


(18)

v

DAFTAR SIMBOL

B konstanta empiris material C konstanta empiris material

S tegangan (stress) pada diagram S-N g Gaya gravitasi (g =9,81 m/det2) Nf siklus patah pada pengujian

σ Tegangan lentur ( kg/cm2)

W Beban lentur (kg) d Diameter benda uji (cm) L Jarak beban bending

σu Ultimate tensile strength

Pmaks Beban maksimum


(19)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Banyak masalah yang timbul dalam pengerjaan mekanis di lapangan yang dialami oleh ahli-ahli teknis dalam bidangnya seperti masalah fatik yang sulit untuk diperkirakan kapan terjadinya, dan tidak dapat dilihat secara kasat mata bahwa di suatu bentuk bahan seperti poros terjadi adanya tanda-tanda akan terjadinya patah fatik. Hal ini tentunya sangat merugikan, untuk itu perlu adanya suatu proses pengujian analisa terhadap umur fatik serta membuktikan teori bahwa dengan permukaan yang halus maka akan meningkatkan umur fatik dari bahan tersebut.

Untuk pengujian ketahanan fatik suatu material diperlukan alat uji fatik. Karena itu dilakukan pembuatan mesin uji fatik rotary bending sederhana dan kemudian menganalisis material tersebut. Penulis menggunakan material AISI 1020 sebagai bahan pembuatan spesimen uji fatik karena menganggap bahwa jenis material ini merupakan material yang sangat umum digunakan serta sering digunakan dalam pembuatan poros-poros untuk hasil proses produksi seperti pada pompa air misalnya. Proses pengujian fatik ini diawali terlebih dahulu dengan menggunakan 10 spesimen untuk pembuatan kurva S-N sebagai kurva yang akan menunjukkan batas umur fatik dari material AISI 1020.


(20)

2

Setelah itu barulah dilakukan pengujian-pengujian fatik kembali berdasarkan kualitas permukaan pada benda uji yang lebih lanjut akan dibahas.

"Lelah/fatigue" akibat fluktuasi kontinu dari perubahan tegangan secara berulang-ulang pada komponen struktur patut diperhitungkan karena akan berkaitan langsung dengan apa yang, disebut sebagai "masa guna yang diharapkan" (expected service life).

Untuk mengetahui besar pembebanan untuk uji fatik ini sebelumnya dilakukan dahulu pengujian tarik, langkah ini dimaksudkan untuk mengetahui tegangan tarik maksimal suatu material, karena dalam pengujian fatik ini harga tegangan harus dibawah tegangan ultimate.

Tegangan berulang pada poros menyebabkan poros dapat mengalami patah lelah (fatigue failure) pada periode kerja tertentu. Kegagalan yang disebabkan oleh kelelahan lebih berbahaya daripada kegagalan statis dikarenakan kegagalan tersebut terjadi tanpa peringatan terlebih dahulu, secara tiba-tiba dan menyeluruh. Lebih dari 90% penyebab kegagalan mekanik disebabkan oleh kegagalan lelah. Uji kelelahan dan pengamatan bentuk patahan sangat diperlukan untuk material logam yang dikenai beban berulang dan berguna sebagai referensi bagi logam tersebut dalam aplikasinya. Uji Lelah yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji lentur putar yang hasilnya adalah umur lelah dan besar tegangan yang diberikan serta perkiraan tegangan batas lelah.


(21)

3

B. Perumusan Masalah

Fatik merupakan fenomena terjadinya kerusakan material karena pembebanan yang berulang-ulang. Diketahui bahwa apabila pada suatu logam dikenai tegangan berulang, maka logam tersebut akan patah pada tegangan yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan tegangan yang dibutuhkan untuk menimbulkan perpatahan pada beban statik. Kerusakan akibat beban berulang ini disebut patah lelah (fatigue failures), karena umumnya perpatahan tersebut terjadi setelah periode pemakaian yang cukup lama. Kerusakan lelah biasanya timbul pada daerah dimana terjadi konsentrasi tegangan, yang ditentukan oleh bentuk benda uji termasuk kondisi permukaan dan ketidak sempurnaan dari segi metalurgi. Mekanisme terjadinya kegagalan fatik dapat dibagi menjadi tiga fase, yaitu: awal retak (initiation crack), perambatan retak (crack propagation) dan perpatahan akhir (fracture frailure).

C. Tujuan Penelitian

Tujuan dari pelaksanaan dan penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk menganalisis nilai kelelahan pada poros dengan material AISI 1020 menggunakan alat uji fatik tiperotary bending.

D. Batasan Masalah

Adapun beberapa batasan masalah yang diberikan agar penelitian lebih terarah, yaitu:

1. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon rendah AISI 1020 tanpa mendapatkan perlakuan panas.


(22)

4

2. Analisis yang dilakukan hanya untuk mengetahui umur kelelahan dari poros.

3. Beban fatik yang diberikan antara 40-70 % dariultimate tensile strength.

4. Mesin uji fatik yang digunakan adalah mesin uji fatik tiperotary bending,

5. Dimensi dan kondisi dari semua spesimen uji dianggap sama.

6. Kecepatan perputaran spesimen dianggap konstan pada setiap pengamatan. 7. Tingkat kekasaran permukaan spesimen uji dianggap sama.

E. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri atas latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang dasar teori mengenai hal-hal yang berkaitan dengan penelitian ini.

BAB III : METODE PENELITIAN

Terdiri atas hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian, yaitu tempat penelitian, bahan penelitian, peralatan penelitian, prosedur pengujian dan diagram alir pelaksanaan penelitian.


(23)

5

Berisikan hasil penelitian dan pembahasan dari data-data yang diperoleh setelah pengujian.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Memuat referensi yang dipergunakan penulis untuk menyelesasikan laporan Tugas Akhir.

LAMPIRAN


(24)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Fatigue

Fatigue atau kelelahan adalah kerusakan material yang diakibatkan oleh adanya tegangan yang berfluktuasi yang besarnya lebih kecil dari tegangan tarik maksimum (ultimate tensile strength) ( u) maupun tegangan luluh (yield) material

yang diberikan beban konstan.

Terdapat tiga fase dalam perpatahan fatik yaitu :

1. Permulaan retak

Mekanisme fatik umumnya dimulai dari crack initiation yang terjadi di permukaan material yang lemah atau daerah dimana terjadi konsentrasi tegangan di permukaan (seperti goresan, notch, lubang-pits dll) akibat adanya pembebanan berulang.

2. Penyebaran retak

Crack initiation ini berkembang menjadi microcracks. Perambatan atau perpaduan microcracks ini kemudian membentuk macrocracks yang akan berujung padafailure.


(25)

7

3. Patah

Perpatahan terjadi ketika material telah mengalami siklus tegangan dan regangan yang menghasilkan kerusakan yang permanen.

Fatigue atau kelelahan menurut ASM (1975) didefinisikan sebagai proses perubahan struktur permanen progressive localized pada kondisi yang menghasilkan fluktuasi regangan dan tegangan dibawah kekuatan tariknya dan pada satu titik atau banyak titik yang dapat memuncak menjadi retak (crack) atau patahan (fracture) secara keseluruhan sesudah fluktuasi tertentu.

Progressive mengandung pengertian proses fatigue terjadi selama jangka waktu tertentu atau selama pemakaian, sejak komponen atau struktur digunakan. Localized berarti proses fatigue beroperasi pada luasan lokal yang mempunyai tegangan dan regangan yang tinggi karena pengaruh beban luar, perubahan geometri, perbedaan temperatur, tegangan sisa dan tidak kesempurnaan diri. Crack merupakan awal terjadinya kegagalan fatigue dimana kemudian crack merambat karena adanya beban berulang. Fracture merupakan tahap akhir dari proses fatigue dimana bahan tidak dapat menahan tegangan dan regangan yang ada sehingga patah menjadi dua bagian atau lebih.

Kegagalan akibat fatigue telah diteliti lebih dari 150 tahun lalu. Salah satu studi paling awal dilakukan W.A.J. Albert, dengan menguji beban siklik pada rantai pengangkat di Jerman tahun 1828. Istilah fatiguedigunakan pertama tahun 1839 pada mekanika oleh J.V Poncelet dari Prancis. A. Wohler dari Jerman, mulai meneliti fatigue tahun 1850 dan menguji beberapa besi baja dan logam lain


(26)

8

dengan beban aksial, lentur dan torsi. Wohler juga menunjukan bahwa fatigue tidak hanya dipengaruhi oleh beban siklik namun juga oleh besar tegangan rerata (mean stress). Studi dilanjutkan oleh Soderberg, Geber dan Goodman untuk memprediksi pengaruhmean stressterhadap umurfatigue.

Collins (1981) menyatakan bahwa ketidakteraturan dan kekasaran permukaan secara umum mengakibatkan sifat fatigue lebih rendah daripada permukaan yang halus. Pada beberapa pelapisan (chromizing) menyebabkan kekuatan fatigue menjadi lebih rendah dibanding dengan tanpa pelapisan.

Hotta et al (1995) meneliti pengaruh kombinasi teknik pelapisan terhadap ketahanan fatigue baja karbon rendah. Thermocreative deposition (TRD) untuk lapisan vanadium carbida dan chromium carbida, chemical vapour deposition (CVD) untuk titanium carbida, physical vapour deposition (PVD) untuk titanium nitridadanchromium plating.

Secara alami logam berbentuk kristalin artinya atom-atom disusun berurutan. Kebanyakan struktur logam berbentuk poli kristalin yaitu terdiri atas sejumlah besar kristal-kristal yang tersusun individu. Tiap-tiap butir memiliki sifat mekanik yang khas, arah susunan dan susunan tiap arah, dimana beberapa butir diorientasikan sebagai bidang-bidang yang mudah slip atau meluncur dalam arah tegangan geser maksimum. Slip terjadi pada logam-logam liat dengan gerakan dislokasi sepanjang bidang kristalografi. Slip terjadi disebabkan oleh beban siklik monotonik.


(27)

9

Ketahananfatigue suatu bahan tergantung dari perlakuan permukaan atau kondisi permukaan dan temperatur operasi. Perlakuan permukaan merubah kondisi permukaan dan tegangan sisa di permukaan. Perlakuaan permukaan shoot peening menghasilkan tegangan sisa tekan yang mengakibatkan ketahan lelah yang meningkat ( Collins,1981).

Sedangkan perlakuan permukaan yang menghasilkan tegangan sisa tarik menurunkan ketahanan fatigue-nya (Hanshem and Aly, 1994, Hotta at al, 1995). Hal itu terjadi karena pada permukaan terjadi konsentrasi tegangan tekan atau tarik yang paling tinggi. Pada kondisi permukaan sedang menerima tegangan tarik maka tegangan sisa tekan pada permukaan akan menghasilkan resultan tegangan tekan yang semakin besar. Tegangan tekan akan menghambat terjadinya initial crack atau laju perambatan retak. Sehingga ketahanan lelah meningkat, dan akan terjadi sebaliknya apabila terjadi tegangan sisa tarik di permukaan.

Pada dasarnya kegagalan fatigue dimulai dengan terjadinya retakan pada permukaan benda uji. Hal ini membuktikan bahwa sifat-sifat fatigue sangat peka terhadap kondisi permukaan, yang dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain kekasaran permukaan, perubahan sifat-sifat permukaan dan tegangan sisa permukaan (dieter,1992).

Penyajian data fatigue rekayasa adalah menggunakan kurva S-N yaitu pemetaan tegangan (S) terhadap jumlah siklus sampai terjadi kegagalan (N). Kurva S-N ini lebih diutamakan menggunakan skala semi log seperti ditunjukan pada gambar 1. Untuk beberapa bahan teknis yang penting.


(28)

10

Gambar 1. Kurva S-N

Kurva tersebut didapat dari pemetaan tegangan terhadp jumlah siklus sampai terjadi kegagalan pada benda uji. Pada kurva ini siklus menggunakan skala logaritma. Batas ketahan fatigue (endurance limit ) baja ditentukan pada jumlah siklus N>107(Dieter,1992).

Persamaan umum kurva S-N dinyatakan oleh persamaan (dowling,1991).

S = B + C ln (Nf) ...(1)

Dengan :

B dan C adalah konstanta empiris material

Pengujian fatigue dilakukan dengan cara memberikan stress level tertentu sehingga spesimen patah pada siklus tertentu. Dieter (1992) menyatakan untuk mendapatkan kurva S-N dibutuhkan 8-12 spesimen.

Retak fatigue biasanya dimulai pada permukaan di mana lentur dan torsi menyebabkan terjadinya tegangan-tegangan yang tinggi atau di tempat-tempat


(29)

11

yang tidak rata menyebabkan terjadinya konsentrasi tegangan. Oleh karena itu, batas ketahanan (endurance limit) sangat tergantung pada kualitas penyelesaian permukaan (Van Vlack,2005).

Pengujian fatigue dilakukan dengan Rotary Bending Machine. Jika benda uji diputar dan diberi beban, maka akan terjadi momen lentur pada benda uji. Momen lentur ini menyebabkan terjadinya beban lentur pada permukaan benda uji dan besarnya dihitung dengan persamaan (international for use of ONO’S,-).

=

/

/

/

…………..………(2)

Dengan: σ = Tegangan lentur ( kg/cm2) W = Beban lentur (kg)

d = Diameter benda uji (cm)

B. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Lelah

Faktor-faktor yang mempengaruhi atau cenderung mengubah kondisi kelelahan atau kekuatan lelah yaitu tipe pembebanan, putaran, kelembaban lingkungan (korosi), konsentarsi tegangan, suhu, kelelahan bahan, komposisi kimia bahan, tegangan-tegangan sisa, dan tegangan kombinasi. Faktor-faktor yang cenderung mengubah kekuatan lelah pada pengujian ini adalah kelembaban lingkungan (korosi) dan tipe pembebanan sedangkan putaran, suhu, komposisi kimia dan tegangan sisa sebagai variable yang konstan selama pengujian sehingga tidak ada pengaruh yang signifikan terhadap kekuatan lelah.


(30)

12

a. Faktor kelembaban lingkungan

Faktor kelembaban lingkungan sangat mempengaruhi kekuatan lelah sebagaimana yang telah diteliti Haftirman (1995) bahwa pada kelembaban relatif 70 % sampai 80%. Lingkungan kelembaban tinggi membentuk pit korosi dan retak pada permukaan spesimen yang menyebabkan kegagalan lebih cepat terjadi.

b. Tipe pembebanan

Tipe pembebanan ini sangat mempengaruhi kekuatan lelah sebagaimana yang diteliti oleh Ogawa (1989) bahwa baja S45S yang diberikan tipe pembebanan lentur putar dan pembebanan aksial mempunyai kekuatan lelah yang sangat berbeda, baja S45S dengan pembebanan aksial mempunyai kekuatan lelah lebih rendah dari baja yang menerima pembebanan lentur putar.

c. Faktor putaran

Sebagaimana yang telah diteliti oleh Iwamoto (1989) dengan hasil bahwa putaran antara 750 rpm sanpai 1500 rpm mempunyai kekuatan lelah yang hampir sama tetapi apabila putaran 50 rpm menurunkan kekuatan lelah jauh lebih besar dari putaran 750 rpm dan 1500 rpm, sehingga putaran yang berada diantara 750 rpm sampai 1500 rpm tidak mempengaruhi kekuatan lelah dengan signifikan.


(31)

13

d. Faktor suhu

Faktor suhu sangat mempengaruhi kekuatan lelah karena suhu menaikan konduktifitas elektrolit lingkungan sehingga dapat mempercepat proses oksidasi. Untuk mengkondisikan pengujian standar terhadap suhu, pengujian dilakukan pada temperatur kamar. Menurut Haftirman (1995) bahwa pada pengujian di suhu 40o C retakan pada spesimen memanjang dari pada pengujian di suhu 20oC dengan retakan yang halus, karena suhu yang tinggi menyebabkan molekul air yang terbentuk mengecil di permukaan baja sehingga mempercepat terjadinya reaksi oksidasi dan membuat jumlah pit korosi jauh lebih banyak, akibatnya pit korosi cepat bergabung membentuk retakan yang memanjang. Dieter (1986) mengemukakan secara umum kekuatan lelah baja akan turun dengan bertambahnya suhu di atas suhu kamar kecuali baja lunak dan kekuatan lelah akan bertambah besar apabila suhu turun.

e. Faktor tegangan sisa

Faktor tegangan sisa yang mungkin timbul pada saat pembuatan spesimen direduksi dengan cara melakukan pemakanan pahat sehalus mungkin terhadap spesimen sehingga pemakanan pahat tidak menimbulkan tegangan sisa maupun tegangan lentur pada spesimen.

f. Faktor komposisi kimia

Pengaruh faktor komposisi kimia terhadap kekuatan lelah diharapkan sama untuk seluruh spesimen uji dengan pemilihan bahan yang diproduksi dalam


(32)

14

satu kali proses pembuatan, sehingga didapat kondisi pengujian yang standar untuk seluruh spesimen uji.

Fatigue lifedapat ditingkatkan dengan :

1. Mengontrol tegangan

a. Peningkatan tegangan menurunkan umur fatik.

b. Pemicunya dapat secara mekanis (fillet atau alur pasak) maupun metalurgi (porositas atau inklusi).

c. Kegagalan fatik selalu dimulai pada peningkatan tegangan.

2. Mengontrol struktur mikro

a. Meningkatnya ukuran benda uji, umur fatik kadang-kadang menurun. b. Kegagalan fatik biasanya dimulai pada permukaan.

c. Penambahan luas permukaan dari benda uji besar meningkatkan kemungkinan dimana terdapat suatu aliran, yang akan memulai kegagalan dan menurunkan waktu untuk memulai retak.

3. Mengontrol penyelesaian permukaan

a. Dalam banyak pengujian dan aplikasi pemakaian, tegangan maksimum terjadi pada permukaan.

b. Umur fatik sensitif terhadap kondisi permukaan.

c. Faktor lain yang harus dipertimbangkan adalah tegangan sisa permukaan (http://luvlyly4.wordpress.com, 2009).


(33)

15

Sejak tahun 1830 telah diketahui bahwa logam yang dikenai tegangan berulang akan rusak pada tegangan yang jauh lebih rendah dibanding yang dibutuhkan untuk menimbulkan perpatahan pada beban tungggal. Kegagalan yang terjadi pada keadaan beban dinamik dinamakan kegagalan lelah (fatigue failures), barangkali karena pada umumnya kegagalan tersebut hanya terjadi setelah periode pemakaian yang cukup lama. Kegagalan fatik semakin menonjol sejalan dengan pengembangan teknologi seperti; pesawat, mobil, kompresor, pompa, dan lain-lainnya. Kesemuanya mengalami beban berulang dan getaran. Hingga kini sering dinyatakan bahwa kelelahan meliputi paling tidak 90% dari seluruh kegagalan yang disebabkan oleh hal-hal yang bersifat mekanis.

Terdapat tiga faktor dasar yang diperlukan agar terjadi kegagalan lelah. Ketiga faktor tersebut adalah:

1. Tegangan tarik maksimum yang cukup tinggi.

2. Variasi atau flutuasi tegangan yang cukup besar.

3. Siklus penerapan tegangan yang cukup besar.

Selain tiga faktor diatas terdapat sejumlah variable lain, yakni; konsentrasi tegangan, korosi, suhu, kelebihan bahan, struktur metalurgis, tegangan sisa, dan tegangan kombinasi yang cendrung untuk mengubah kondisi kelelahan (http://aguskreatif.blogspot.com, 2009).


(34)

16

C. Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik, atau kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength), adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji.

=

………(3) Dimana :

σu :Ultimate tensile strength Pmaks : Beban maksimum

Ao : Luas penampang awal

Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dilakukan sebagai hasil uji tarik, tapi pada kenyataanya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan. Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum, dimana logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas.

Untuk beberapa lama, telah menjadi kebiasaan mendasarkan kekuatan struktur pada kekuatan tarik, dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai. Kecendrungan yang banyak ditemui adalah menggunakan pendekatan yang lebih rasional yakni mendasarkan rancangan statis logam yang liat pada kekuatan luluhnya. Akan tetapi, karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dikenal, dan merupakan metode identifikasi bahan yang sangat berguna, mirip dengan kegunaan komposisi kimia, untuk mengenali logam atau bahan. Selanjutnya, karena kekuatan tarik mudah ditentukan dan merupakan sifat yang mudah


(35)

17

dihasilkan kembali (reproducible). Kekuatan tarik tersebut berguna untuk keperluan spesifikasi dan kontrol kualitas bahan. Korelasi empiris yang diperluas antara kekuatan tarik dan sifat-sifat bahan misalnya kekerasan dan kekuatan fatigue, sering dipergunakan. Untuk bahan-bahan yang getas, kekuatan tarik merupakan kriteria yang tepat untuk keperluan perancang.

D. Klasifikasi Baja Karbon

Bahan logam pada jenis besi adalah material yang sering digunakan dalam membuat paduan logam lain untuk mendapatkan sifat bahan yang diinginkan. Baja merupakan paduan yang terdiri dari besi,karbon dan unsur lainnya seperti Mn, P, Cu, S dan Si. Adapun pengaruh unsur paduan pada bahan baja karbon adalah :

­ Carbon(C)

Karbon pada baja dapat meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi jika berlebihan akan menurunkan ketangguhan(toughness).

­ Mangan(Mn)

Mangan dapat mencegah terjadinya hot shortness (kegetasan pada suhu tinggi) terutama pada saat pengerolan panas.

­ Phospor(P)

Unsur ini membuat baja mengalami retak dingin (cold shortness) atau getas pada suhu rendah, sehingga tidak baik untuk baja yang diberi beban benturan pada suhu rendah. Tetapi efek baiknya adalah dapat menaikkan fluiditas yang


(36)

18

membuat baja mudah dirol panas. Kadarphospordalam baja biasanya kurang dari 0,05 %.

­ Sulfur(S)

Sulfur dapat menjadikan baja getas pada suhu tinggi, karena itu dapat merugikan baja yang dipakai pada suhu tinggi, disamping menyulitkan pengerjaan seperti dalam pengerolan panas atau proses lainnya. Kadarsulfur harus dibuat serendah-rendahnya yaitu lebih rendah dari 0,05 %.

Tabel 1. klasifikasi baja karbon

jenis kelas Kadar karbon (%) Kekuatan luluh (kg/mm) Kekuatan tarik (kg/mm) Perpanj angan (%) Kekerasa n brinel Baja karbon rendah -Baja lunak khusus -Baja sangat lunak -Baja lunak -Baja setenga lunak 0,08 0,08-0,12 0,12-0,20 0,20-0,30 18-28 20-29 22-30 24-36 32-36 36-42 38-48 44-55 40-30 40-30 36-24 32-22 95-100 80-120 100-130 112-145 Baja karbon sedang Baja setengah

keras 0,30-0,40 30-40 50-60 30-17 140-170

Baja karbon tinggi -Baja keras -Baja sangat keras 0,04-0,05 0,50-0,80 34-46 36-100 58-70 65-100 26-14 20-11 160-200 180-235


(37)

19

1. Baja Karbon Rendah (low carbon steel)

Baja dengan kandungan karbon < 0,3 %, memiliki kekuatan sedang dengan keuletan yang baik dan sesuai tujuan fabrikasi digunakan dalam kondisi anil atau nomalisasi untuk tujuan konstruksi atau struktural seperti ; jembatan, bangunan gedung, kendaraan bermotor dan kapal laut. Biasanya dibuat dengan pengerjaan akhir rol dingin dan kondisi dianil. Klasifikasi baja ini termasuk dalam AISI (American Iron and Steel Institute) 1016, 1018, 1019, 1020. Dalam perdagangan contoh produknya dibuat dalam bentuk plat, profil, batangan untuk keperluan tempa, pekerjaan mesin.

Sifat-sifat baja karbon rendah :

1. Mampu tempa

2. Mampu mesin tinggi

3. Mampu bentuk tinggi

4. Kekuatan tarik dan batas regang rendah serta tidak dapat dikeraskan

Penggunaan baja karbon rendah : 1. Sebagai plat pada kendaraan

2. Profil, batangan untuk keperluan tempa


(38)

20

2. Baja Karbon Sedang (medium carbon steel)

Baja ini mengandung karbon antara 0,30 s/d 0,60 %. Baja karbon sedang dalam perdagangan biasanya digunakan sebagai alat-alat perkakas, baut, poros engkol, roda gigi, ragum, pegas, dan lain-lain.

3. Baja karbon tinggi(high carbon steel)

Baja yang mengandung karbon antara 0,70 s/d 1,5 %. Baja karbon ini banyak digunakan untuk keperluan pembuatan alat-alat konstruksi yang berhubungan dengan panas yang tinggi atau dalam penggunaannya akan menerima dan mengalami panas, misalnya landasan, palu, gergaji, pahat, kikir, mata bor, bantalan peluru, dan sebagainya.

E. Klasifikasi dan Standarisasi Baja

Ada bermacarn-macam klasifikasi dari baja paduan, diantaranya adalah DIN (Deutsche Industrie Norm) Jerman, BS (British Standard) Inggris, ASTM (American Society for Testing and Materials) Amerika, SAE (Society of Automotive Engineers) Amerika, AISI (American Iron and Steel Institute) Amerika dan JIS (Japan Industrial Standard).


(39)

21

F. Klasifikasi Mesin Uji Fatik

1. Axial (Direct-Stress)

Mesin uji fatik ini memberikan tegangan ataupun regangan yang uniform ke penampangnya. Untuk penampang yang sama mesin penguji ini harus dapat memberikan beban yang lebih besar dibandingkan mesin lentur statik dengan maksud untuk mendapatkan tegangan yang sama.

2.Bending Fatique Machines

Cantilever Beam Machines dimana spesimen memiliki bagian yang mengecil baik pada lebar, tebal maupun diameternya, yang mengakibatkan bagian daerah yang diuji memiliki tegangan seragam hanya dengan pembebanan yang rendah dibandingkan lenturan fatik yang seragam dengan ukuran bagian yang sama.

Gambar 2.Moore-Type Machines

Moore-Type Machines dapat beroperasi sampai 10.000 rpm. Dalam seluruh pengujian, tipe lenturan hanya material yang didekat permukaan yang


(40)

22

mendapat tegangan maksimum. Karena itu, pada spesimen yang berdiameter kecil volume material yang diuji.

3. Torsional Fatik Testing Machines

Sama dengan mesin tipe Axial hanya saja menggunakan penjepit yang sesuai jika puntiran maksimum.Gambar dibawah ini adalah “Mesin Uji Fatik akibat Torsi” yang dirancang khusus.

Gambar 3.Torsional Fatik Testing Machines

4. Special Purpose Fatique Testing Machines

Dirancang khusus untuk tujuan tertentu. Kadang-kadang merupakan modifikasi dari mesin penguji fatik yang suda ada. Penguji kawat adalah modifikasi dari“RotatingBeam Machines”.


(41)

23

5. Multiaxial Fatique Testing Machines

Dirancang untuk pembebanan atau lebih dengan maksud untuk menentukan sifat logam dibawah teganganbiaxial/triaxial.


(42)

III. METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung. Sedangkan waktu penelitian dilaksanakan pada rentang waktu bulan Juni hingga Desember 2011.

B. Alat dan Bahan

Peralatan dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini : 1. Mesin uji fatik tiperotary bending

a. Motor listrik

b. Cekam dan pencatat siklus c. Chasis

d. Bearing e. Stopwatch


(43)

25

2. Spesimen (AISI 1020)

Benda uji untuk pengujian ketahanan fatigue berdasarkan standar ASTM E 466 mempunyai ukuran dan bentuk ditunjukan pada gambar 4 berikut in :

Gambar 4. Benda ujifatiguestandar ASTM E 466

Skema alat uji fatik tipeRotary Bendingdapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 5. Mesin uji fatikrotary bending Motor Listrik

pencatat siklus

Beban Chasis


(44)

26

C. Prosedur Pengujian

Sebelum melakukan pengambilan data, terlebih dahulu mengetahui nilai tegangan tarik maksimum (ultimate tensile strength) material AISI 1020.

Setelah itu baru melakukan pengujian. Adapun langkah-langkah pengambilan data adalah sebagai berikut :

1. Setelah diketahui nilai UTS dari data spesifikasi spesimen, maka didapat berat beban yaitu 40%, 50%, 60%, 70% dari UTS.

2. Memasang spesimen pada mesin uji fatik. 3. Memasang beban pertama.

4. menghidupkan mesin untuk memulai pengujian. 5. Saat material patah matikan motor.

6. mencatat waktu patah yang diperoleh. 7. menandai material untuk pengujian pertama.

8. mengulangi langkah 2-7 untuk pengujian menggunakan beban selanjutnya. 9. mencatat seluruh data dan kejadian selama pengambilan data.

D. Analisis Data Pengujian

Tabel 2. Data hasil pengujian

No Beban (%) Siklus (N)

1 70 62.108,125

2 60 57.860

3 50 34.668


(45)

27

E. Diagram Alir Penelitian

T

Y

Gambar 6. Diagram alir penelitian Mulai

Uji fatik dengan Mesin Uji Fatik TipeRotary Bending Dengan beban 40%,50%,60%

dan 70% dari UTS

Spesimen Patah

Analisis Hasil

Kesimpulan

Selesai Pengumpulan Data dan

Pembuatan Mesin Uji Fatik tipe Rotary Bending

Spesimen Baja Karbon rendah (AISI 1020) Dengan Nilai UTS


(46)

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Dari hasil pengujian, pengambilan data,dan analisis pengujian lelah pada baja karbon rendah AISI 1020 dengan menggunakan mesin uji fatik tipe rotary bendingmaka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Ketahanan lelah baja menurun seiring bertambahnya tegangan yang dialami baja.

2. Baja AISI 1020 tidak terdapat fatigue limit dikarenakan dalam pengujian baja mengalami pembebanan ganda.

3. Getaran dapat menyebabkan penjalaran crack semakin cepat sehingga menyebabkan baja tidak memiliki fatik limit pada pengujian dengan beban rendah.

4. Baja dapat mengalami kegagalan dengan tegangan yang diberikan jauh dibawah tegangan yang dapat menimbulkan kegagalan statik yang diakibatkan oleh adanya faktor-faktor lain.


(47)

37

B. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan mengenai Pengujian lelah baja karbon rendah AISI 1020 dengan menggunakan mesin uji fatik rotary bending yang ada di laboratorium metrologi industri adalah sebagai berikut:

1. Sebaiknya getaran pada mesin uji fatik dibuat seminimal mungkin sehingga hasil yang diperoleh dapat akurat dengan tegangan yang diterima oleh benda uji tanpa faktor-faktor tambahan yang lain.

2. Untuk mengurangi getaran dapat digantibearingyang terdapat pada mesin uji fatik, dalam pengujian ini menggunakan bearing jenis ball bearing. Ball bearing sebenarnya termasuk bearing untuk beban yang rendah, sehingga kurang baik digunakan pada alat uji fatik rotary bending yang dioperasikan dengan kecepatan 2880 rpm. Penggunaan bearing jenis roller bearing diharapkan dapat mengurangi getaran yang ditimbulkan dalam pengujian selanjutnya.

3. Sebaiknya dilakukan pengujian-pengujian dengan berbagai perlakuan pada baja karbon rendah AISI 1020 sehingga nantinya dapat diketahui keadaan yang maksimum dari baja karbon rendah AISI 1020.


(48)

DAFTAR PUSTAKA

Collins,J.A., 1981, Failure of Material in Mechanical Design, Analysis Predection and Prevention, John Willey & Son, Inc US

Dieter, George E., 1992, Metalurgi Mekanik, Jilid 1, edisi ketiga, alih bahasa oleh Sriati Djafrie, Erlangga, Jakarta

Dowling, N,E, 1991,Mechanical Behaviour of Material, Prentice, New Jersey

Hotta, S., Saruki, k., and Arai, T., 1995, Endurance Limit of Thin Hard Coated Steels in Bending Fatigue, Surface and Coating Tecnology, 70,121-129

International For Use of ONO’S, High Temperature Rotating Bending Fatigue Testing Machine, Model H6

Sisworo dan Sudjito. 2009. Ketahanan Fatik Rotary Bending. http://aguskreatif.blogspot.com. Diakses pada 31 Maret 2011.

Van, V. 2005. Ilmu dan Teknologi Bahan.Erlangga. Jakarta.

Wordpress. 2009. Sifat Material. http://luvlyly4.wordpress.com. Diakses pada 10 April 2011


(49)

PERNYATAAN PENULIS

SKRIPSI INI DIBUAT SENDIRI OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 27 PERATURAN AKADAEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN REKTOR No.3187/H26/PP/2010.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

DHIMAS CAHYO WIBOWO 0615021058


(1)

C. Prosedur Pengujian

Sebelum melakukan pengambilan data, terlebih dahulu mengetahui nilai tegangan tarik maksimum (ultimate tensile strength) material AISI 1020.

Setelah itu baru melakukan pengujian. Adapun langkah-langkah pengambilan data adalah sebagai berikut :

1. Setelah diketahui nilai UTS dari data spesifikasi spesimen, maka didapat berat beban yaitu 40%, 50%, 60%, 70% dari UTS.

2. Memasang spesimen pada mesin uji fatik. 3. Memasang beban pertama.

4. menghidupkan mesin untuk memulai pengujian. 5. Saat material patah matikan motor.

6. mencatat waktu patah yang diperoleh. 7. menandai material untuk pengujian pertama.

8. mengulangi langkah 2-7 untuk pengujian menggunakan beban selanjutnya. 9. mencatat seluruh data dan kejadian selama pengambilan data.

D. Analisis Data Pengujian

Tabel 2. Data hasil pengujian

No Beban (%) Siklus (N) 1 70 62.108,125

2 60 57.860

3 50 34.668


(2)

27

E. Diagram Alir Penelitian

T

Y

Gambar 6. Diagram alir penelitian Mulai

Uji fatik dengan Mesin Uji Fatik TipeRotary Bending Dengan beban 40%,50%,60%

dan 70% dari UTS

Spesimen Patah

Analisis Hasil

Kesimpulan

Selesai Pengumpulan Data dan

Pembuatan Mesin Uji Fatik tipe Rotary Bending

Spesimen Baja Karbon rendah (AISI 1020) Dengan Nilai UTS


(3)

A. Simpulan

Dari hasil pengujian, pengambilan data,dan analisis pengujian lelah pada baja karbon rendah AISI 1020 dengan menggunakan mesin uji fatik tipe rotary bendingmaka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:

1. Ketahanan lelah baja menurun seiring bertambahnya tegangan yang dialami baja.

2. Baja AISI 1020 tidak terdapat fatigue limit dikarenakan dalam pengujian baja mengalami pembebanan ganda.

3. Getaran dapat menyebabkan penjalaran crack semakin cepat sehingga menyebabkan baja tidak memiliki fatik limit pada pengujian dengan beban rendah.

4. Baja dapat mengalami kegagalan dengan tegangan yang diberikan jauh dibawah tegangan yang dapat menimbulkan kegagalan statik yang diakibatkan oleh adanya faktor-faktor lain.


(4)

37

B. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan mengenai Pengujian lelah baja karbon rendah AISI 1020 dengan menggunakan mesin uji fatik rotary bending yang ada di laboratorium metrologi industri adalah sebagai berikut:

1. Sebaiknya getaran pada mesin uji fatik dibuat seminimal mungkin sehingga hasil yang diperoleh dapat akurat dengan tegangan yang diterima oleh benda uji tanpa faktor-faktor tambahan yang lain.

2. Untuk mengurangi getaran dapat digantibearingyang terdapat pada mesin uji fatik, dalam pengujian ini menggunakan bearing jenis ball bearing. Ball bearing sebenarnya termasuk bearing untuk beban yang rendah, sehingga kurang baik digunakan pada alat uji fatik rotary bending yang dioperasikan dengan kecepatan 2880 rpm. Penggunaan bearing jenis roller bearing diharapkan dapat mengurangi getaran yang ditimbulkan dalam pengujian selanjutnya.

3. Sebaiknya dilakukan pengujian-pengujian dengan berbagai perlakuan pada baja karbon rendah AISI 1020 sehingga nantinya dapat diketahui keadaan yang maksimum dari baja karbon rendah AISI 1020.


(5)

Collins,J.A., 1981, Failure of Material in Mechanical Design, Analysis Predection and Prevention, John Willey & Son, Inc US

Dieter, George E., 1992, Metalurgi Mekanik, Jilid 1, edisi ketiga, alih bahasa oleh Sriati Djafrie, Erlangga, Jakarta

Dowling, N,E, 1991,Mechanical Behaviour of Material, Prentice, New Jersey

Hotta, S., Saruki, k., and Arai, T., 1995, Endurance Limit of Thin Hard Coated Steels in Bending Fatigue, Surface and Coating Tecnology, 70,121-129

International For Use of ONO’S, High Temperature Rotating Bending Fatigue Testing Machine, Model H6

Sisworo dan Sudjito. 2009. Ketahanan Fatik Rotary Bending. http://aguskreatif.blogspot.com. Diakses pada 31 Maret 2011.

Van, V. 2005. Ilmu dan Teknologi Bahan.Erlangga. Jakarta.

Wordpress. 2009. Sifat Material. http://luvlyly4.wordpress.com. Diakses pada 10 April 2011


(6)

PERNYATAAN PENULIS

SKRIPSI INI DIBUAT SENDIRI OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 27 PERATURAN AKADAEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN REKTOR No.3187/H26/PP/2010.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

DHIMAS CAHYO WIBOWO 0615021058