25 g.
Ketebalan Dinding Cetakan Wall Thickness Menyangkut desain secara keseluruhan dari cetakan moulding. Semakin
tebal dinding cetakan, semakin besar kemungkinan untuk terjadinya cacat shrinkage.
2.4. Uji Tarik Tensile Test
Kekuatan tarik adalah kemampuan bahan untuk menerima beban tarik tanpa mengalami kerusakan dan dinyatakan sebagai tegangan maksimum sebelum
putus. Proses ini dilakukan dengan cara memberikan gaya tarik berlawanan arah pada salah satu ujung benda yang akan diuji. Proses ini akan mengakibatkan
terjadinya perubahan bentuk deformasi dari benda uji.
Hukum Hooke Hookes Law Hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji tarik, hubungan
antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini,
kurva pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke yaitu rasio tegangan stress dan regangan strain adalah konstan. Berikut ini merupakan
kurva hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang.
Gambar 2.15. Kurva Tegangan-Regangan
Universitas Sumatera Utara
26 Perubahan panjangan dalam kurva disebut sebagai regangan teknik
ε
eng
, yang didefinisikan sebagai perubahan panjang yang terjadi akibat perubahan statik
ΔL terhadap panjang batang mula mula Lo. Tegangan yang dihasilkan pada proses ini disebut dengan tegangan teknik
σ
eng
, dimana didefinisikan sebagai nilai pembebanan yang terjadi F pada suatu luas penampang awal Ao.
Tegangan normal akibat gaya tarik dapat ditentukan berdasarkan persamaan 2.1.
A F
2.1
Dimana : σ = Tegangan Tarik MPa
F = Gaya Tarik N
A = Luas Penampang mm
2
Regangan akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan persamaan 2.2.
L L
2.2
Dimana : ΔL = L - Lo
Dimana: ε = Regangan akibat gaya tarik
L = Panjang spesimen akibat beban tarik mm Lo = Panjang spesimen mula mula mm
Regangan akibat gaya tarik yang terjadi, panjang akan bertambah dan diameter pada spesimen akan menjadi kecil, maka ini akan terjadi deformasi plastis Nash,
1998. Hubungan antara stress dan strain dirumuskan pada persamaan:
E
2.3
Universitas Sumatera Utara
27 E adala
h “Modulus Elastisitas” atau “Young Modulus” merupakan gradien kurva daerah dalam linier, dimana perbandingan tegangan
σ dan regangan ε selalu tetap. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress disingkat kurva
SS SS Curve.
Gambar 2.16. Profil Data Hasil Uji Tarik Keterangan Gambar:
1. A
tas elastic σ
E
elastic limit, Pada Gambar 3 dinyatakan dengan titik A. Bila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya
dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula tepatnya hampir kembali ke kondisi semula
yaitu regangan “nol” pada titik O. Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku.
2. Batas proporsional σ
p
proportional limit. Titik di mana penerapan hukum Hooke masih bisa ditolerir. Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam
praktek, biasanya batas proporsional sama dengan batas elastis. 3.
Deformasi plastis plastic deformation. Perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada Gambar 3 yaitu bila bahan ditarik sampai
melewati batas proporsional dan mencapai daerah landing. 4.
Tegangan luluh atas σ
uy
upper yield stress. Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.
Universitas Sumatera Utara
28 5.
Tegangan luluh bawah σ
ly
lower yield stress. Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki fase deformasi plastis. Bila hanya
disebutkan tegangan luluh yield stress, maka yang dimaksud adalah tegangan mekanis pada titik ini.
6. Regangan luluh ε
y
yield strain. Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.
7. Regangan elastis ε
e
elastic strain. Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi
semula. 8.
Regangan plastis ε
p
plastic strain. Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai
perubahan permanen bahan. 9.
Regangan total total strain. Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastic ε
T
= ε
e
+ε
p
. Perhatikan beban dengan arah OABE. Pada titik
B, regangan yang ada adalah regangan total. Ketika beban dilepaskan, posisi regangan ada pada titik E dan besar regangan yang tinggal OE adalah
regangan plastis. 10.
Tegangan tarik maksimum UTS, Ultimate Tensile Strength. Pada Gambar 3 ditunjukkan dengan titik C σ
β
, merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.
11. Kekuatan patah breaking strength. Pada Gambar 3 ditunjukkan dengan titik
D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.
Umumnya, limit elastis bukan merupakan definisi tegangan yang jelas, tetapi pada besi tidak murni dan baja karbon rendah, titik awal terjadinya
deformasi plastis ditandai dengan penurunan bebas secara tiba-tiba yang menunjukkan adanya titik luluh atas dan titik luluh bawah. Perilaku luluh ini
merupakan karakteristik berbagai jenis logam khususnya yang memiliki struktur BCC dan mengandung sejumlah kecil elemen terlarut. Untuk material yang tidak
memiliki titik luluh yang jelas, berlaku definisi konvensional mengenai titik awal
Universitas Sumatera Utara
29 deformasi plastis yaitu tegangan uji 0,1 atau 0,2. Disini ditarik garis sejajar
dengan bagian elastis kurva tegangan-regangan dari titik dengan regangan 0,2. Faktor
– Faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Tarik : 1.
Kadar Karbon Penambahan kadar karbon akan meningkatkan kekerasan bahan. Sehingga
kekuatan bahan juga meningkat namun pertambahan C hanya sampai ± 1 2.
Heat Treatment Heat Treatment berpengaruh pada bentuk buturan.Bila bentuk butiran kecil
maka daya tarik antar atom semakin besar sehingga kekuatan tarik menjadi besar, sedangkan butiran besar maka daya tarik antar atom semakin kecil
sehingga kekuatan tarik menjadi kecil. 3.
Bidang Slip Logam dan paduannya berdeformasi dengan geseran plastisslip dimana atom
bergeser terhadap bidang atom didekatnya. Deformasi geser terjadi apabila ada gaya tekan, karena gaya
– gaya tersebut dapat diuraikan menjadi tegangan geser. Slip dapat terjadi dengan lebih mudah dalam arah kristal atau
bidang tertentu. Dalam uji tarik biasa, gerakan kepala silang mesin penguji memaksa benda
uji berada di penjepit. Sebab penjepit harus tetap sebaris. Karena benda uji tidak dapat berubah bentuk secara bebas dengan luncuran merata di tiap
–tiap bidang slip sepanjang ukuran benda uji.
4. Homogenitas kesamaan partikel logam
Homogenitas suatu bahan akan terpengaruh terhadap gaya ikatan antar atomnya. Untuk material dengan tingkat homogenitas yang tinggi maka gaya
ikat antar atom juga tinggi sehinggaa kekuatan tariknya juga tinggi. 5.
Kecepatan Pendinginan Semakin cepat pendinginan yang dilakukan maka kekerasan akan meningkat
begitu pula dengan kekuatan tarikannya juga kecil. 6.
Konduktifitas Fermal Bahan Konduktifitas Fermal yang kecil akan memperlambat laju pendinginan
sehingga kekerasan baja kecil dan kekuatan tariknya juga kecil.
Universitas Sumatera Utara
30 7.
Unsur Paduan Adanya unsur paduan yang pada umumnya dapat bersenyawa dengan baja
atau bahan seperti, nikel, chronium dan mangan dapat meningkatkan kekuatan tarik karena unsur paduan tersebut memiliki sifat keras.
8. Ukuran Butir
Ukuran butiran yang besar bersifat ductive dibandingkan dengan butir yang halus. Ukuran butir yang halus memiliki sifat yang keras sehingga kekuatan
tarik besar. 9.
Dimensi Bahan Pada dimensi bahan yang kecil kecepatan pendinginan lebih besar jadi
kekerasan besar dan kekuatan tarik besar, begitu juga sebaliknya.
Hubungan tegangan-regangan pada kekuatan tarik memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperatur, lebaman dst,
sebab dalam bahan polimer sifat-sifat viskoelastik mempunyai kekhasan seperti dinyatakan diatas, Pada bahan thermoplastik kelakuan demikian sangat berubah
dengan penyearahan molekul rantai dalam bahan. Umunya kekuatan tarik dari bahan polimer lebih rendah daripada umpamanya baja 70 kgfmm2, duralumin 44
kgfmm2 dan sebagainya. Kekuatan tarik nilon 66 adalah 6,5 - 8,4 kgfmm2 dan PVC 3,5-6,3 kgfmm2. Pada resin biasa seperti Polystyrene, Polyethylene dan
Polypropylene kekuatan tariknya antara 0,7-8,4 kgfmm2. Gambar 2.10 menunjukan kekuatan tarik dari bahan polimer dalam
bentuk kurva tegangan-regangan menurut kehasannya lunak atau besar, lemah atau kuat, getas atau liat. Dilihat dari kelakuan mulurnya ada tiga jenis kurva
tegangan –regangan seperti ditunjukkan pada gambar 2.11.
Seperti ditunjukkan oleh garis OA1 pada a laju perpanjangan agak rendah dan meningkat sampai 0,5-2 pada saat patah menunjukkan hubungan
lurus. Bahan yang termasuk kelompok ini adalah fenol, urea, melamin, polister tak jenuh, epoksi dan resin stiren yang bersifat patah getas.
Selanjutnya, yang ditunjukkan pada c, OY adalah lurus sampai titik mulur pada Y, tetapi setelah itu memberikan perpanjangan yang besar sampai 100
Universitas Sumatera Utara
31 -1000, dan sebelum patah tegangan tarik meningkat cepat. Kadang-kadang
peningkatan terakhir ini tidak dapat teramati. Bahan yang termasuk kelompok ini adalah polyethylene, polypropylene, polyacetal dan lainnya yang terdiri dari
molekul rantai. Jenis b ada di antara a dan c yang tidak menunjukkan penurunan
bebas setelah titik mulur seperti halnya ditunjukkan pada c tetapi hanya satu titik infleksi, jadi beban meningkat dan akhirnya mengakibatkan patah. Bahan yang
termasuk jenis ini adalah resin ABS, Asetat, resin fluoro,dst. Kelakuan bahan tersebut diatas berlaku pada temperatur kamar 20
o
C. Kelakuan tersebut akan berubah banyak apabila temperatur berubah.
Gambar 2.17. Kelakuan tarikan bahan polimer
Gambar 2.18. Kelakuan mulur dalam kurva tegangan-regangan bahan polimer
Universitas Sumatera Utara
32 Resin termoset seperti resin fenol menunjukkan kelakuan semacam pada
a, walaupun temperatur berubah sampai batas tertentu, sedangkan resin thermoplastik sering berubah dari kelakuan a ke c apabila temperatur
meningkat. Dari setiap gambar tersebut, konstanta perbandingan antara tegangan dan
regangan pada bagian lurus OY adalah modulus elastic yaitu modulus elastic Young. Modulus elastic Young pada bahan polimer terletak di daerah 0,1-21 x
102 kgfmm2 . Harga tersebut lebih rendah daripada baja yaitu 200x102 kgfmm2.
Akan tetapi kalau molekul rantai cukup terarah seperti serat, maka harga tersebut diatas menjadi lebih besar hampir menyamai logam. Deformasi oleh penarikan
sampai patah berbeda banyak tergantung pada jenis dan temperatur. Pada 20ºC perpanjangannya ada pada daerah luas yaitu 0,5
– 700. Kebanyakan thermoset, kurang dari 5. Pada resin thermoplastic berkristal kebanyakan menunjukkan tipe
c dengan perpanjangan yang jelas.
Universitas Sumatera Utara
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sumatera Utara merupakan salah satu derah penghasil sawit terbesar di Indonesia. Hal ini dapat dilihat dari banyaknya perusahaan pengelola perkebunan
kelapa sawit yang tersebar di beberapa daerah. Hasil dari pengolahan kelapa sawit ini adalah CPO, kernel, cangkang dan serat. Serat yang dihasilkan ini digunakan
sebagai salah satu alternatif bahan bakar pada pembangkit boiler. Selain itu serat yang dihasilkan juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu campuran bahan baku
dalam proses pengolahan bijih plastik. Pada akhir-akhir ini, penggunaan dan pemakaian barang-barang yang
terbuat dari bahan plastik cukup tinggi. Hal ini dapat terlihat dari banyaknya produk-produk yang dipasarkan yang terbuat dari bahan plastik dan harga yang
ditawarkan untuk setiap produk yang terbuat dari bahan plastik juga tidak terlalu mahal. Produk dengan bahan plastik hampir kita temukan di semua tempat, mulai
dari bungkus makanan, peralatan elektronik, mobil, motor, peralatan rumah tangga dan sebagainya.
Bahan plastik ini dapat diolah menjadi berbagai bentuk yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa keunggulan dari produk dengan
bahan plastik antara lain lebih ringan, lebih praktis, dapat diberi warna sesuai dengan keinginan, biaya proses produksi lebih murah untuk jumlah yang banyak
dan proses pembentukan juga lebih mudah. Selain itu produk dengan bahan baku bijih plastik tertentu dapat didaur
ulang karena dapat dileburkan kembali pada temperatur tertentu dan dapat dicetak ulang dengan bentuk akhir yang berbeda dengan sebelumnya. Salah satu proses
pencetakan dan pembentukan produk dengan bahan plastik adalah dengan menggunakan proses Injection Moulding. Proses ini merupakan proses pencetakan
dengan meleburkan bahan bijih plastik yang digunakan dan kemudian akan dicetak sesuai dengan cetakan dan bentuk yang digunakan. Proses Injection
Moulding tidak membutuhkan waktu yang terlalu lama untuk menghasilkan
Universitas Sumatera Utara
