Analisis Pengaruh Pembebanan Dinamis Terhadap Sifat Mekanis Baja Karbon

Majalah Ilmiah Al-Jibra, ISSN 1411-7797, Vol 11, No36 Agustus 2010 ANALISIS PENGARUH PEMBEBANAN DINAMIS TERHADAP SIFAT MEKANIS BAJA KARBON Akhiruddin Pasdah Dosen Teknik Mesin Universitas Muslim Indonesia, Makassar Abstrak Kegagalan terjadi akibat gabungan beberapa penyebab yang saling berkaitan, ketika pemilihan bahan dilakukan maka salah satu penyebab kegagalan telah diketahui sehingga merupakan penentu dalam pemilihan bahan Sebagai contoh dapat dikemukakan ketahanan terhadap korosi dari salah satu bahagian peralatan pabrik kimia Hasil penelitian yang telah d ilakukan pada berbagai perlakuan terhadap material yang dilakukan dengan perlakuan rotary bending dan pengujian kekuatan tarik - Pembabanan yang diberikan pada bahan 10, 15 dan 20 kg terhadap material - Perlakuan waktu : 3,6 dan 9 jam Kata kunci : Pembebanan, sifat mekanis, baja karbon I Pendahuluan 11 Latar Belakang Dalam upaya manusia untuk memenuhi kebutuhannya baik yang berhubungan langsung dengan teknologi maupun yang secara tidak langsung mengalami perkembangan yang sangat pesat Dengan perkembangan industri yang sedemikian maju dewasa ini terutama kontruksi dan rekayasa, maka teknik penyambungan dengan pengelasan yang digunakan secara meluas dan dalam penyambungan plat-plat pada kontruksi baja Digunakan secara meluas karena penyambungan yang dilakukan dengan pengelasan mempunyai beberapa keuntungan yakni kontruksi menjadi lebih sederhana, sehingga biaya totalnya menjadi murah Selanjutnya dengan perkembangan industry dewasa seperti ini seperti industri konstruksi dan rekayasa maka peranan bahan-bahan logam, baik fero maupun non fero sangat dibutuhkan dari seluruh produksi industri logam dunia Baja adalah yang terbanyak karena merupakan logam yang banyak dipergunakan dalam bidang teknik bahan yang dibutuhkan menurut kualitas yang sesuai dengan penggunaannya yang menyangkut sifat-sifat yang diinginkan Seringkali kegagalan terjadi akibat gabungan beberapa penyebab yang saling berkaitan, ketika pemilihan bahan dilakukan maka salah satu penyebab kegagalan telah diketahui sehingga merupakan penentu dalam pemilihan bahanSebagai contoh dapat dikemukakan ketahanan terhadap korosi dari salah satu bahagian peralatan pabrik kimia atau ketahanan mulur komponen turbin gas II Tinjauan Pustaka logam adalah unsure-unsur yang mempunyai sifat kuat,liat, keras,getas dan penghantar listrik atau panas karena sifat-sifat tersebut maka logam dipergunakan manusia untuk berbagai macam keperluannya sehingga kehidupan kini tidak bisa lepas dari logam dalam bidang teknik, logam murni jarang dipergunakan, yang banyak dipakai adalah logam paduan, yaitu campuran antara dua unsur atau lebih, antara logam dengan logam lain atau logam metalloid Sebagai akibat dari penggunaan logam timbul pengetahuan-pengetahuan mengenai logam yang semakin luas, mendalam dan semakin mengkhusus manusia telah berusaha mencari logam- logam baru untuk dapat memenuhi Majalah Ilmiah Al-Jibra, ISSN 1411-7797, Vol 11, No36 Agustus 2010 persyaratan-persyaratan yang makin tinggi Selain dari pada itu pengolahan logam serta paduannya muncul pula persoalan-persoalan sehingga pengolahan dan teknologi logam menjadi suatu bahan cabang yang luas 21 Sifat-sifat Logam Dalam bidang teknik seorang perencana harus bertanggung jawab atas hasil ciptaannya, oleh karena itu dapat menggunakan bahan-bahan secara efisien , aman dan ekonomis, dari sifat- sifat dan kemampuan tersebut dalam bidang teknik mesin perlu memperhatikan sifat mekanik, sifat fisik dan sifat teknologi 211 Sifat Mekanik Sifat-sifat mekanik logam merupakan perlakuan yang diberikan dari ketahanan logam terhadap beban-beban tarikan, puntiran, gesekan, tekanan, goresan, baik beban statis maupun beban dinamis pada temperatur biasa ataupun temperatur tinggi ataupun temperatur di bawah nol Sedangkan sifat fisis dari logam adalah mempunyai massa jenis, titik cair, panas jenis, konduktivitas panas , koefisisen kumai dan tahanan listrik Sedangkan sifat mekanik dari logam dapat diuji dengan menggunakan peralatan dan dievaluasi untuk menentukan kegunaan logam atau perlakuan panas yang tepat untuk menentukan terapan yang tepat Sifat mekanik suatu logam meliputi kegetasan, elestisitas, plastisitas, ketangguhan tarikan, kekenyalan, keliatan, keuletan dan kekerasan 212 Sifat Tekonologi Sifat teknologi suatu bahan di definisikan sebagai kemampuan suatu bahan untuk dibentuk Sifat ini mencakup sifat mampu las, mampu tempa, mampu mesin dan sifat pengerjaan panas atau pengerjaan dingin 22 Baja Karbon Baja adalah istilah umum yang mempunyai referensi luas termasuk baja- baja lunak, beberapa diantaranya sangat keras dan lainnya sangat special untuk pembuatan perkakas pemotong Baja karbon merupakan salah satu jenis logam yang banyak digunakan dibidang teknik Diantaranya konstruksi permesinan, perkapalan dan otomotif Baja merupakan paduan yang terdiri dari unsur besi karbon serta unsur lainnya Baja dapat dibentuk melalui pengecoran dan penempaan karbon merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan kekerasan dan keuletan baja Dalam dunia teknik baja merupakan logam yang banyak digunakan seperti dalam bentuk plat, lembaran, batang profil dan lain sebagainya Walaupun baja dapat didefinisikan sebagai campuran karbon dan besi, tetapi perlu diketahui bahwa tidak ada satu jenis baja yang hanya terdiri dari dua elemen itu Karena proses pembuatan dan sifat-sifat alamiah dari bahan mentah yang digunakan, semua baja mengandung bahan-bahan lain yang tidak murni dalam jumlah kecil bervariasi Baja karbon merupakan paduan antara besi (FE) dan karbon (C), Silicon (Si), Mangan (Mn), Fospor (P), dan unsur- unsur Sulfur (S) sering pula ditambahkan unsur-unsur lain dalam jumlah relative sedikit ditambah dengan proses pembuatan dengan maksud mendapatkan sifat-sifat khusus dari baja karbon tersebut, Secara garis besarnya baja dapat dikelompokkan menurut kadar karbonnya sebagai berikut : a Baja karbon rendah (0,10 – 0,30%) b Baja karbon sedang ( 0,30 – 0,70%) c Baja karbon tinggi (0,70 – 1,40%) Kegunaan dari macam-macam karbon tersebut adalah sebagai berikut : 1 Baja karbon rendah digunakan untuk ulir, kawat, baja profil, sekrup, baut 2 Baja karbon sedang digunakan untuk rel kereta api, as roda gigi, dan suku cadang yang memerlukan kekuatan tinggi Majalah Ilmiah Al-Jibra, ISSN 1411-7797, Vol 11, No36 Agustus 2010 3 Baja karbon tinggi digunakan untuk perkakas potong seperti pisau,gurdi, tap dan bagian-bagian yang tahan gesekan Adapun pengaruh unsur-unsur yang terkandung dalam baja karbon sebagai berikut : 221 Karbon (C) Kekuatan dan kekerasan dari baja karbon biasanya meningkat sebanding dengan kandungan karbonnya tetapi keuletannya menurun akibat naiknya kadar karbon Presentase dan kandungan karbon baja dan juga akan memberikan beberapa sifat lain terhada baja karbon antara lain kemampuan untuk dilas dan sebagainya 222 Silikon (Si) silicon ditambah untuk memperbaiki homogenitas pada baja penambahan silicon juga dapat menaikkan tegangan tarik dan kecepatan pendingin kritis sehingga baja karbon lebih elastis dan cocok untuk bahan pegas Silikon yang terdapat pada baja paduan lebih dari 0,4% 223 Mangan (Mn) Mangan berfungsi untuk menambah kekuatan dan ketahanan dari baja karbon Kandungan mangan yang kurang dari 0,6% tidak dapat mempengaruhi sifat baja Dengan bertambahnya kandungan mangan maka akan menurunkan kecepatan pendinginan kritis 224 Sulfur (S) Penambahan sulfur untuk memperbaiki sifat mapu mesin sehingga akan mampu membuat materi Free Machining Steel Hal ini terjadi bila ditambahkan sulfur sekitar 0,3% 225 Fosfor (P) Pospor berpengaruh terhadap impuritas dalam pengelasan sehingga dijaga seminimal mungkin Material yang mengandung fospor diatas 0,4% mempunyai kecenderungan untuk menjadi getas dan mudah retak Penambahan Fospor juga untuk memperoleh serpihan kecil pada saat proses permesinan Dan masih banyak paduan-paduan baja yang dikembangkan dewasa ini untuk kebutuhan material yang sesuai dengan tuntutan dunia industri yang kuat dan ringan Dengan sangat berperannya unsur-unsur yang terkandung didalam baja karbon ini maka tidak menutup kemungkinan bila unsur atau paduan dapat merusak sifat mekaniknyajika melebihi persen yang ditentukan 23 Pengujian Tarik Batang uji yang merupakan sebuah batang yang terbentuk bulat, dengan ujung-ujung yang besar untuk penanganan pada mesin uji tarik dan di tengah-tengah batangnya (batang yang lebih kecil) yaitu terdapat bagian pengukurannya dinyatakan dengan dua tanda pengenal Panjang Lo dari ukuran daerah ini mempunyai perbandingan tertentu, dengan diameter dari batang uji itu Gambar 1specimen uji tarik dengan standar DIN 50125 Bentuk batang uji yang banyak dipakai pada pemgujian tarik adalah perbandingan Lo/do = 5 atau 10 untuk pengujian yang pemyusun uji dipilih 10 Selain dari ukuran batang uji tersebut diatas juga masih ada yang lainnya batan yang memenuhi syarat perbandingan-perbandingan tetap yang tersebut batang uji proporsional Untuk melaksanakan pengujian tarik antara dua kepala pengikat baku tarik Dengan memberikan gaya yang makin besar akan bertambah panjang dan bertambah kecil dan akhirnya putus Agar percobaan dapat dibandingkan dengan tegangan dapat diartikan gaya setiap satuan luas Majalah Ilmiah Al-Jibra, ISSN 1411-7797, Vol 11, No36 Agustus 2010 semula penampang luas Gaya Tegangan  0A F  (N/mm2) agar diperhatikan bahwa untuk luas penampang diambil luas penampang mula-mula, tegangan yang dihitung yaitu kita sebut tegangan normal Sedangkan regangan diartikan sebagai perpanjangan yang dinyatakan dalam satuan persen Untuk menghitung regangan, perpanjangan dibagi ukuran panjang yang semula dan angka ini dikalikan dengan persen (100%) %100 mula-mula Panjang anPerpanjang Re xgangan 0 01 L L L L L O     x 100 % 231 Modulus Elastis regangan tegangan tgelastisulus  mod     tgE Besarnya sudut  adalah ukuran untuk kekenyalan ini dinyatakan dalam modulus kenyal (E) yang sama dengan tg (dapat dilihat pada gambar ini) Dalam hal ini adalah perpanjangan yang dinyatakan dalam satuan persen 232 Tegangan Yielding semulaPenampang yieldingsaatbeban y  )/( 2mmkg A P o y y  233 Tegangan ultimate semulaPenampang maksimumbeban u  )/( 2mmkg A P o u u  Tegangan sesungguhnya dengan batng putus kita sebut dengan kekuatan patah (