Uji Tarik
Uji Tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat
suatu bahan. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana
bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana
material itu bertambah panjang. Alat eksperimen untuk uji tarik ini harus
memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly
stiff).
Banyak
hal yang dapat kita pelajari dari hasil uji tarik.
Bila kita terus menarik suatu bahan (dalam hal ini suatu logam) sampai putus,
kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap yang berupa kurva seperti
digambarkan pada Gambar 1. Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan
dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang
memakai bahan tersebut
Gambaran singkat uji tarik
Hukum
Hooke (Hooke's 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.
“Stress adalah beban dibagi luas penampang bahan”
“strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal
bahan”
Dirumuskan,
- Stress (Tegangan Mekanis): σ = F/A , F = gaya tarikan, A = luas penampang
- Strain (Regangan): ε = ΔL/L , ΔL = Pertambahan panjang, L = Panjang awal
Maka,
hubungan antara stress dan strain dirumuskan:
E = σ/ε
Untuk
memudahkan pembahasan, Gambar 1 kita modifikasi sedikit dari hubungan antara
gaya tarikan dan pertambahan panjang menjadi hubungan antara tegangan mekanis
dan regangan (stress vs strain). Selanjutnya kita dapatkan Gambar
2, yang merupakan kurva standar ketika melakukan eksperimen uji tarik. E adalah
gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan tegangan (σ) dan
regangan (ε) selalu tetap. E diberi nama "Modulus
Elastisitas" atau " Modulus Young". Kurva yang
menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini sering
disingkat dengan kurva SS (SS curve).
Kurva tegangan-regangan
Sekarang
akan kita bahas profil data dari uji
tarik secara lebih detail. Untuk
keperluan kebanyakan analisa teknik, data yang didapatkan dari uji tarik dapat
digeneralisasi seperti pada Gambar 3, yaitu :
Profil data hasil uji
tarik
Kita
akan membahas istilah mengenai sifat-sifat mekanik bahan dengan berpedoman
pada hasil uji tarik seperti pada Gambar 3. Asumsikan bahwa kita melakukan
uji tarik mulai dari titik O sampai D sesuai dengan arah panah dalam gambar.
|
- Batas elastic σE (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 (lihat Gambar 3). Tetapi bila beban ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku.
- Batas proporsional σp (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.
- 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.
- Tegangan luluh atas σuy (upper yield stress). Tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.
- Tegangan luluh bawah σly (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.
- Regangan luluh εy (yield strain). Regangan permanen saat bahan akan memasuki fase deformasi plastis.
- Regangan elastis εe (elastic strain). Regangan yang diakibatkan perubahan elastis bahan. Pada saat beban dilepaskan regangan ini akan kembali ke posisi semula.
- Regangan plastis εp (plastic strain). Regangan yang diakibatkan perubahan plastis. Pada saat beban dilepaskan regangan ini tetap tinggal sebagai perubahan permanen bahan.
- Regangan total (total strain). Merupakan gabungan regangan plastis dan regangan elastic (εT = εe+εp). 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.
- Tegangan tarik maksimum (UTS, Ultimate Tensile Strength). Pada Gambar 3 ditunjukkan dengan titik C (σβ), merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.
- Kekuatan patah (breaking strength). Pada Gambar 3 ditunjukkan dengan titik D, merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.
