Tensile Test

Detech.co.id – Kekuatan tarik adalah salah satu sifat mekanik yang sangat penting dan dominan dalam suatu perancangan konstruksi dan proses manufaktur. Setiap material atau bahan memiliki sifat (kekerasan, kelenturan, dan lain lain) yang berbeda-beda. Untuk dapat mengetahui sifat mekanik dari suatu material maka diperlukan suatu pengujian, salah satu pengujian yang paling sering dilakukan yaitu uji tarik (tensile test). Pengujian ini memiliki fungsi untuk mengetahui tingkat kekuatan suatu material dan untuk mengenali karakteristik pada material tersebut.

Terdapat beberapa spesimen pada uji tarik. Uji Tarik (Tensile Test¬) adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan (tensile strength) suatu material/bahan dengan cara memberikan beban (gaya statis) yang sesumbu dan diberikan secara lambat atau cepat. Diperoleh hasil sifat mekanik dari pengujian ini berupa kekuatan dan elastisitas dari material/bahan.

Nilai kekuatan dan elastisitas dari material uji dapat dilihat dari kurva hasil uji tarik. Selain kekuatan dan elastisitas, sifat lain yang dapat diketahui adalah sebagai berikut :

  1. Kekuatan luluh dari material.
  2. Keuletan dari material.
  3. Kelentingan dari suatu material

Pengujian dilakukan dengan tujuan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu material/bahan dan juga sebagai referensi pendukung untuk spesifikasi material/bahan. Kekuatan ini ada beberapa macam, tergantung pada jenis beban yang bekerja, yaitu kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan kekuatan torsi dan kekuatan lengkung.
Sifat Mekanik yang didapat dari uji tarik meliputi :

Rumus TeganganRegangan tertinggi menunjukkan nilai keuletan suatu material.

Modulus elastisitas (E)

Kalau regangan menunjukkan keuletan, maka modulus elastisitas menunjukkan kekakuan suatu material. Apabila nilai E semakin besar, menandakan semakin kakunya suatu material. Nilai E ini diturunkan dari persamaan hukum Hooke. Dari persamaan tersebut juga nampak bahwa kekakuan suatu material relatif terhadap yang lain dapat di amati dari sudut kemiringan α pada garis proporsional.

Reduksi penampang/reduction of area (RA )

RA=[(A0-A1)/A0] 100%

Dimana A1 = luas penampang setelah patah (mm²)

Reduksi penampang juga dapat digunakan untuk menetukan keuletan material. Semakin tinggi nilai RA, semakin ulet material tersebut.

Prosedur Pengujian Tarik :

Terdapat beberapa bentuk spesimen pada pengujian tarik. Adapun bentuk dari spesimen tersebut adalah sebagai berikut :

a. Spesimen Bentuk Pelat (Plate Form)

Dalam ASTM E8 (Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials) telah diatur mengenai bentuk spesimen uji tarik yang baku. Dalam standar tersebut, sebuah spesimen uji tarik harus memiliki spesifikasi tertentu meliputi Gage Length (G), Width (W), Thickness (T), Radius (R), Over all length (L), Length of Reduced (A), Length of Grip Section (B), dan Width of Grip Section (C).

Spesimen Uji Tarik Pelat Berdasarkan ASTM E8
Gambar 1 Spesimen Uji Tarik Pelat Berdasarkan ASTM E8

Dalam ASTM E8 juga diatur dimensi standar dari spesimen uji tarik berbentuk Round Bar, seperti yang terlihat pada Tabel 2 di bawah ini.

Tabel 1 Dimensi Spesimen Uji Tarik Pelat Berdasarkan ASTM E8

Dimensi Spesimen Uji Tarik Pelat Berdasarkan ASTM E8

Pada Tabel 1 ditunjukkan bahwa dimensi spesimen uji tarik harus memenuhi, panjang Gage Length (G) sebesar 2 inch (50.8 mm), dimensi Width (W) sebesar 0.5 inch (12.7 mm) dan lebar area cekam sekitar 3/4 in. (19.05 mm). Dibagian tengah dari batang uji (bagian yang paralel) adalah bagian yang menerima tegangan yang uniform dan pada bagian ini disebut panjang ukur (gage length), yaitu bagian yang dianggap menerima pembebanan, bagian ini selalu diukur panjangnya selama proses pengujian.

b. Spesimen Bentuk Silinder (Round Bar Form).

Jika batang uji berupa round bar maka ditentukan gage length nya berdasarkan ASTM E8 (Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials) adalah 2 in. (50.8 mm). Disertai pembentukan diameter spesimen uji sebesar 0.5 in. (12.7 mm) , radius of fillet 3/8 in. dan Length of reduced section (A) sebesar 2 ¼ in. Pada Gambar 2 berikut ini, ditunjukkan bentuk spesimen uji round bar sesuai dengan ASTM E8.

Spesimen Uji Tarik Bentuk Round Bar Berdasarkan ASTM E8
Gambar 2 Spesimen Uji Tarik Bentuk Round Bar Berdasarkan ASTM E8

Dalam ASTM E8 juga diatur dimensi standar dari spesimen uji tarik berbentuk Round Bar, seperti yang terlihat pada Tabel 2 di bawah ini

Tabel 2 Dimensi Spesimen Uji Tarik Pelat Berdasarkan ASTM E8.

Dimensi Spesimen Uji Tarik Roun BarBerdasarkan ASTM E8.

c. Spesimen Bentuk Baja Tulangan Beton Sirip

Besi beton diproduksi secara umum terdiri dari 2 jenis yaitu besi beton permukaan polos (round bar) dan besi beton ulir (deformed bar). Perbedaan dua jenis besi tersebut adalah terletak pada bagian permukaannya. Besi polos mempunyai penampang bundar dengan permukaan tidak bersirip, sedangkan besi ulir memiliki berbentuk sirip melintang (sirip ikan). Pada Gambar 3 ditunjukkan perbedaan antara besi beton polos dan besi beton ulir.

Spesimen Uji Tarik Bentuk Besi Beton Ulir
Gambar 3 Spesimen Uji Tarik Bentuk Besi Beton Ulir

Batang uji berupa deformed diratakan dulu ujung-ujungnya supaya dapat diperoleh pengukuran panjang yang lebih presisi. Dalam menghitung diameter batang uji deformed tidak bisa dilakukan seperti beton polos karena permukaan bidang deformed memiliki bentuk sirip melintang. Melalui Persamaan 1 dan Persamaan 2, penentuan diameter awal (Do) dan gage length (Lo) dapat dilakukan. Besi beton ulir diukur massanya di timbangan digital, untuk menghitung diameter awal beton ulir.

Selanjutnya diukur panjang total dari batang uji dengan menggunakan jangka sorong. Batang uji diukur pada penampang panjang yang paling rata agar didapatkan nilai hasil uji yang akurat. Langkah berikutnya yakni dengan memasukkan massa jenis dari bahan baja ke Persamaan 1 berikut ini. Persamaan tersebut didasarkan pada perhitungan massa, massa jenis dan panjang total dari batang uji.

Do = √4𝑚 𝜋𝜌𝐿

Dengan :
Do = diameter awal besi beton ulir (mm)
m = massa besi beton ulir (g)
𝜌 = massa jenis besi beton ulir (7.85 g/cm3)
L = panjang total besi beton ulir (mm)

Setelah diketahui diameter awal besi beton ulir dilanjutkan menghitung gage length (Lo) dengan Persamaan 2 di bawah ini.

Lo = 8 x Do

Dengan
Lo = panjang gage length besi beton ulir (mm)
Do = diameter awal besi beton ulir (mm)

Spesimen akan diberi beban uji aksial yang semakin besar secara kontinyu. Akibat dari pembebanan aksial tersebut, spesimen akan mengalami perubahan panjang. Perubahan beban (P) dan perubahan panjang (∆L) tercatatpada mesin uji tarik berupa grafik, yang merupakan fungsi beban dan pertambahan panjang dan disebut sebagai grafik P – ∆L dan kemudian dijadikan grafik Stress-Strainyang menggambarkan sifat bahan secara umum seperti pada Gambar 4 berikut ini.

Grafik P - hasil pengujian tarik
Gambar 4 Grafik P – ∆L hasil pengujian tarik

Keterangan :
A = Titik propolsionalitas
B = Titik elastis
C = Titik yield
D = Titik maksimum
E = Titik patah

Dari Gambar 4 di atas tampak bahwa sampai titik A perpanjangan sebanding dengan pertambahan beban. Pada daerah inilah berlaku hukum Hooke, sedangkan titik C merupakan batas berlakunya hukum tersebut. Oleh karena itu titik A di sebut juga batas proporsional. Sedikit di atas titik A terdapat titik B yang merupakan batas elastis di mana bila beban dihilangkan maka belum terjadi pertambahan panjang permanen dan spesimen kembali ke panjang semula. Daerah di bawah titik B disebut daerah elastis. Sedangkan di atasnya disebut daerah plastis. Di atas titik B terdapat titik C yang merupakan titik yield (luluh) yakni di mana logam mengalami pertambahan panjang tanpa pertambahan beban yang berarti. titik yield merupakan keadaan dimana spesimen terdeformasi dengan beban minimum.

Pada kenyataannya karena perbedaan antara ketiga titik A, B dan C sangat kecil maka untuk perhitungan teknik seringkali keberadaan ketiga titik tersebut cukup diwakili dengan titik C saja. Dalam kurva titik yield ditunjukkan pada bagian kurva yang mendatar atau beban relatif tetap. Titik C ini tidak sama untuk semua logam. Pada material yang ulet misalkan besi murni dan baja karbon rendah, titik C tampak sangat jelas.

Namun pada umumnya penampakan titik C tidak tampak jelas. Untuk kasus seperti ini cara menentukan titik y dengan menggunakan metode offset. Metode offset dilakukan dengan cara menarik garis lurus yang sejajar dengan garis miring pada daerah proporsional dengan jarak 0,2% dari regangan maksimal. Titik yield didapat pada perpotongan garis tersebut dengan kurva σ-ε seperti ditunjukkan pada Gambar 5

Metode offset
Gambar 5 Metode offset untuk menentukan titik yield

Langkah kerja Uji Tarik (Tensile Test) :

Urutan langkah kerja yang dilakukan dalam pengujian ini adalah:

  1. Menyiapkan spesimen.
    Langkah yang dilakukan dalam menyiapkan spesimen adalah:
    – Ambil spesimen dan jepit pada ragum.
    – Siapkan kikir, dan kikir bekas machining pada spesimen yang memungkinkan menyebabkan salah ukur.
    – Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen.
  2. Pembuatan gauge length.
    Langkah yang dilakukan dalam pembuatan gauge length adalah:
    – Siapkan penitik dan tandai spesimen dengan dua titikan sejuh 60 mm untuk spesimen plate bar dan round bar. Sedangkan untuk beton neser gauge lenghtnya 8 x diameter. Dimana gauge lenght untuk beton neser kami memperoleh:
    ℓ = 78.40 mm
    m = 177.38 gram
    ρbaja = 0,00785 gram/mm3
    d= √((4 m)/(π ρ l))
    d= √((4 x 177.38)/(π 0,00785 x 78.40))
    = 9,816 mm
    Sehingga gauge lenght beton neser
    ℓ0 = 8 x 9,816
    = 78,526 mm
    Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen.
  3. Pengukuran dimensi
    Langkah yang dilakukan dalam pengukuran dimensi adalah:
    – Ambil spesimen dan ukur dimensinya.
    – Catat jenis spesimen dan data pengukurannya pada lembar kerja.
    – Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen.
  4. Pengujian pada mesin uji tarik.
    Langkah yang dilakukan dalam pengujian pada mesin uji tarik adalah:
    – Catat data mesin pada lembar kerja.
    – Ambil kertas milimeter dan pasang pada tempatnya.
    – Ambil spesimen dan letakkan pada tempatnya secara tepat.
    – Setting beban dan pencatat grafik pada mesin tarik.
    – Berikan beban secara kontinyu sampai spesimen patah.
    – Catat besarnya beban pada saat yield, ultimate dan ketika patah yang nilainya tampak pada monitor beban.
    – Setelah patah, ambil spesimen dan ukur panjang dan luasan penampang yang patah .
    – Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen. Untuk pengujian pada mesin uji tarik bisa dilihat pada Gambar 2.1 di bawah ini.
Pengujian Tarik
Gambar 7 Pengujian Pada Mesin Uji Tarik

Acceptance Criteria Tensile Test :

Ada banyak hal yang bisa didapatkan dari uji tarik, dengan memberikan gaya tarik pada material sampai putus maka semua susunan struktur material bisa diketahui dengan jelas sehingga dapat menentukan kualitas dari material tersebut. Untuk Acceptance Criteria dari Uji Tarik (Tensile test) sendiri mengacu pada nilai kekuatan tarik pada sertifikat material atau bahan tersebut, apabila nilai dari Uji Tarik kurang dari nilai kekuatan tarik pada sertifikat material atau bahan maka material atau bahan tersebut tidak bisa diterima. Sedangkan untuk spesimen hasil pengelasan mengacu pada ASME Sec IX, AWS dan API tergantung dari produk dan jenis material.

Lihat juga: Prosedur dan Jenis Metode Hardness Test

Referensi Standard atau Code :

  1. ASTM (American Society for Testing and Materials).
  2. JIS (Japan Industrial Standart).
  3. DIN (Deutch Industrie Normung) dan yang lainnya.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *