_l
lssN l4t0-3680 305/AU2/P2MBU08/2010
%aW?hral
"@c?rdztod Volume 5 Nomor 3 : Desember 201
1
Topik
fndustri Moteriol
Diterbitkon oleh
:
Deputi Teknologi Industri Roncong Bongun & Rekoyoso Bodon Pengkoj ion dan P enerapon Teknologi
Jokorto
MI.PI
Vol.5
No.3
Hal.253 - 358
Jakarta, Desember 201
1
rssN 1410-3680
_erakreditasi tssN 1410_3680 r
No. 305/AU2lp2M BttOBl2OlO
Majalah llmiah pengkajian Industri Volume 5 Nomor 3 : Desember 2011 Majalah llmiah pengkajian lndust nasrr penetitan. studi kepustataarl
-
*:]in *:q:n informasi
fi ;, ; [i,;5;X1i,
*i*ff
bidang pengkajian tndustri beruDa
ilillf J,"t L-,,,
_ Penanggung Jawab: r:knglosi lndustri Proses Pr':::1l lndustri Mesin dan
pr."t rl?.t^lill?losi
"'il:ft ffi :il i
1"JXIi
Alat
pu""t r",u.Il,ll-991 Industri dan sistem Transportasi unit petakJJn'a i"Tl?1"91l!9:"tti Pertahanan dan Keamanan Dan penetitian
xioiootnamika unit petat<saIf^?arai.pengkajian .,.." r eknis Laboratorlum Aero Gas oan Getariri eatai l/esll reknik Produksi Dan otomasi err"i'?I^"-1?f,?t' I nermodinamika, Motor Dan prepul5; Bal.
;:[:"sJ,,ff ,*,Jf; :[ii$".,,#d;
o,.,,.
,^
Dr rr H
HaryIJri
oooXig,,,,"L?lfliJEo,t?,,
ii3fi[:4:3:"::'ln{i!T[q
n
*,,,",
ph D, ApL
li:##,tr x,i##,;yffiffi ,";3ffg r+is*#if;
:
#;,r+m",
Redaksi pelaksana : lr.Achmad Mulyana, MT (Ketua), ^ Setyadi, MT, Drs. irlal'lendra Anggravidya, * rr.twan MSi Mohammad Dahsyat. MM ^urs.
o.."
"'"';''
Alamat Redaksi/penerbit
^;;iffi ;,#:#.,
1Ji1.n;tlxi,3;,?:;;Y;,""
:
[:!:lf iiB"i]j:f*"ri]:ix,:rT;fi?r":::n:t,ol;t".*",* gsio risoi. i Jilj; i (02 r1?:?t 1
)3 1 o.
ljr", Ierepon: m.pengkajianinduski@yahoo."o.tr-mart
-'-""
M.P.l. Vol-s.No.3. Desember 2011
UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan Terima kasih dan penghargaan disampaikan kepada para pakar yang telah diundang sebagai Mitra Bestari / Penelaah oleh Majalah Pengkajian lndustri dalam Volume 5.No.3. Tahun 201 1. Berikut ini daftar naina pakar yang berpartlsipasi :
Nama
Alamat / lnstansi
Agus Suhartono , H.Dr.lng.lr. (Bid.Material)
B2TKS, Kawasan Puspiptek, Gedung 220 Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang, Banten
Budiarto, Prof.Riset, MSc., lr., APU (Bid.Teknik Kimia dan Material)
Jamasri, Prof. lr., Ph.D. (Bid.Teknik Material)
I Nyoman Jujur, Dr., MEng., lr
(Bid.Teknik Mesin)
Mainizarwan Mel, Dr. MSc
PPEN, Badan Tenaga Atom,
Jl.Kuningan Barat, Mampang Prapatan, Jakarta 12710
Guru Besar pada Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada Kampus UGM , jl.Grafika No.2, Bulak Sumur Yogyakarta
Pusat Teknologi Material, BPPT, Ged.2 BPPT 1t.22 , Jl.M.H.Thamrin No 8, Jakarta 10340
(Bid. Bio Process Engineering)
Engineering lndustrial Training Unit, Kulliyah of Engineering, llUM Gombak, 53100 Kuala Lumpur
Myrna Ariati MS, Dr.lr (Bid.Metalurgi dan Material)
Departemen Metalurgi dan Material, FTU|,Kampus Baru Ul Depok.
Sulisti.iono, Prof.Dr.lr. DEA
(Bid.Teknik Material Desain)
Fakultas Teknologi lndustri, Kampus lTS, Sukolilo, Surabaya
tssN 1410-3680
M.P.l. Vol.s No.3. Desembsr 2011
Kata Pengantar lndustri material dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok besar yaitu industri material logam dan industri material non logam yang meliputi keramik, polimer, dan komposit. Teknologi pada industri material selama ini terus dikembangkan melalui berbagai kegiatan penelitian dan perekayasaan. Banyak penelitian, kajian dan perekayasaan yang dilakukan oleh berbagai pihak, baik berupa lembaga maupun perorangan yang bertujuan untuk memperluas dan meningkatkan kemampuan material untuk dapat diaplikasikan dalam berbagai keperluan. Pada terbitan Majalah llmiah Pengkajian lndustri volume. 5 no. 3 Desember 2011 ini, ditampilkan publlkasi beberapa penelitian, kajian dan perekayasaan diantaranya tentang industri baja seperti Studi Parameter Persamaan Konstitutif Baja HSLA pada Uji Tarik Panas Regangan
Bidang, lGrakteristik Densitas dan Konduktivitas Elektrik Material Komposit Karbon Karbon, Pengaruh Pengerolan Kulit Terhadap Sifat Mekanis dan Ketahanan Korosi Baja Lapis Seng. Pada terbitan ini juga ditampilkan topik terkait b€berapa pengembangan dan analisis permasalahan pada industri material, seperti Analisis Kinerja Evaporator Sistem Pengkondisian Udara, Analisis Laju Korosi dan Strukturmikro Carbon Steel Dalam Lingkungan Air Laut di Pulau Batam, Analisis Struktur Kristal Paduan ZrNbMoce. Topik lain yang tidak kalah menarik adalah penelitian, kajian dan perekayasaan terkait dengan aplikasi material , seperti Ekstraksi dan
Pencelupan Zat Pewarna Alami (Studi Awal Pencelupan Benang Kapas dengan Zat Pewarna Alami di Sumatera Selatan), Pemanfaatan Lempung Desa Seraya Karangasem Bali Sebagai Bahan Bodi Keramik Sfoneluaro Berwama
Redaksi selalu berusaha melakukan perbaikan-perbaikan dalam rangka meningkatkan mutu Majalah llmiah Pengkajian lndustri. Selanjutnya Redaksi berencana menerbitkan Vol. 6 No. 1, bulan April 2012 dengan Topik'lndutri Proses, Rekayasa dan Manufaktul'.Redaksi sangat menghargai kritik dan saran yang membangun.
Redaksi
lssN 1410-3680
M.P.l. Vol.s No.3. Desember 2011
Majalah Pengkajian lndustri
.
Studi Parameter Persamaan Konstitutif Baja HSLA Pada Uji Tarik Panas 253 - 260 Regangan Bidang, Richard A.M.N, Suryadl Diwangkoro. K, D. Priadi,dan E S. S,radl
o
Karbon
Karakteristik Densitas Dan Konduktivitas Elektrik Material Komposit Karbon, Agus Edy Pramono, Anne Zulfia, dan Johny Wahyuadi
Soedarsono . .
269
Pengaruh Pengerolan Kulit Terhadap Sifat Mekanis Dan Ketahanan Korosi Baja Lapis Seng, H. Agus
Suhaiono
Serangan Korosi Di Bawah lnsulasi terhadap Pipa Penyalur 5806, Eka
Febriyanti
.
Analisis Kinerja Evaporator Sistem Pengkondisian Udara, Drajat Samyono dan Hadi
.
Analisis Laju Korosi Dan Strukturmikro Carbon SteelDalam Lingkungan Air
Subandrio
Wibowo
.
z}g - 296 2gT
- 304
305
_
Bandriyana
315
-322
Ekstraksi dan Pencelupan Zat Pewama Alami (Studi Awal Pencelupan Benang Kapas dengan Zat Pewarna Alami di Sumatera Selatan), Sudhman Habibie, Mohamad Rosiidi dan Murbantan Tandirerung
3zg
- 334
Pemanfaatan Lempung Desa Seraya Karangasem Bali Sebagai Bahan Bodi Keramik Stoneware Benvama, Komang Nelly
3gs _ 344
Laut Di Pulau Batam,
.
271 _ zaz
z8j - 2gB
Pengaruh Temperatur Temper Pada Proses Perlakuan Panas Hardening Tempering Baia D2, lwan Setyadidan
o
_216
3' FG C47
o
.
261 - 268
Budiatto
314
Analisis Struktur Kristal Paduan ZNbMoGe, Parikin, A. H. lsmoyo dan B.
Sundari
Percepatan Penipisan Dinding Dalam (Thinning lnside Wall) Pipa Auxiliary Heater Untuk Steam Generator, M.
Syahil
345 -gS2
o
Bahan Molecular Sieve ZSM-S Dari Zeolit Alam Dan Abu Sekam Padi, Abdul Ghofar dan Hens
o
Pelapisan Hidroksiapatit pada logam KS-01 sebagai Boneplate, Sursfioso
Saputra
353 - 358
GS
tssN 1410-3680
AbstEk M.P.l. Vol.5.No.3. Desember 2011
STUDI PARAMETER PERSAMAAN KONSTITUTIF BAJA HSLA PADA UJI TARIK PANAS REGANGAN BIDANG
Richard A.M.N, Suryadi, Diwangkoro. K, D.Priadi, dan E.S. Siradj Abstrak
Uji tarik panas merupakan salah satu metode pengujian yang dilakukan
untuk
mengevaluasi sifat mekanis, sifat plastisitas material dan sifat perpatahan selama proses pembentukan logam. Pengujian dilakukan dengan menggunakan parameter dari persamaan
konstituiif dimana tegangan pada zona deformasi merupakan fungsi dari regangan, laju regangan dan temperatur. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik aljran dari baja HSLA melalui penentuan parameter persamaan konstitutlf dengan uji tarik panas regangan bidang pada proses pembentukan lembaran logam. Dari hasil penelitian dapat diamati bahwa dengan meningkatnya temperatur akan menurunkan nilai koefisien pengerasan regang (n) sebesar 47% dan menurunkan persentase elongasi sebesar 26%. Pada laju regangan 0.1 s-1, dengan meningkatnya temperatur akan menuiunkan tegangan luluh sebesar 42% dan akan meningkatkan nilai koefisien sensitifitas laju regangan (m) sebesar 96%. Sementara itu pada temperatur yang sama dan laju regangan yang meningkat akan menurunkan nilai energi aktivasi.
Kata kunci : Parameter, Persamaan konstitutif, Baja HSLA, Uji tarik panas regangan bidang.
KARAKTERISTIK DENSITAS DAN KONDUKTIVITAS ELEKTRIK MATERIAL KOMPOSIT KARBON KARBON
Agus Edy Pramono, Anne Zulfia, dan Johny Wahyuadi Soedarsono, Abstrak Tulisan ini mengungkapkan hasil penelitian tentang karakteristik konduktivitas elektrik dari komposit karbon karbon yang dibuat dari campuran partikel karbon limbah batubara dan karbon limbah cangkang kelapa. Penelitian ini secara eksprimental dimulai dengan mencampur serbuk karbon limbah batubara dan serbuk karbon limbah cangkang kelapa dalam rasio komposisi 6A140,70130 dan 80/30 % bobot, dalam ukuran partikel dari mesh 100; '150; 200; 250, dicampur coar tar pitch dalam rasio 70:30 % bobot pada suhu 100oC. dipampatkan dalam panas 100oC dengan tekanan 778,75 bat, diproses pirolisa pada temperatur 500oC. Hasil pengu.jian four point probe menunjukkan bahwa semakin tinggi prosentase kandungan karbon serbuk batubara dalam komposit ternyata meningkatkan konduktivitas elektrik dari komposit karbon karbon tersebut. Semakin besar standar mesh partikel semakin meningkatkan nilai konduktivitas elektrik komposit tersebut. Nilai konduktivitas elektrik tertinggi adalah 3,40 siemens/m yang ditunjukkan oleh komposit dengan ukuran partikel #150 dan rasio komposisi 80:20 % bobot.
Kata kunci : Konduktivitas elektrik, Komposit karbon karbon, Karbon limbah cangkang kelapa, Karbon Iimbah batubara.
lssN 1410-3680
Studi Parameter Persamaan Konstitutif Baja HSLA Pada Uji Tarik Panas Regangan Bidang' (Richard A.M.N, Suryadi, Diwangkoro. K, D. Priadi, dan E.S. Siradj)
STUDI PARAMETER PERSAMAAN KONSTITUTIF BAJA HSLA PADA UJITARIK PANAS REGANGAN BIDANG Richard A.M.N "'b, Suryadi u
''', Diwangkoro.
K ", D. Priadi ",
dan E.S. Siradj "
Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Universitas lndonesia, Depok, '16424 o Jurusan Teknik Mesin, Universitas HKBP Nommensen, Medan. 20234 c Pusat Teknologi lndustri Proses, BPPT, Puspiptek Serpong, 15314 E-mail :
[email protected] [email protected] [email protected]
Abstrak Uji tarik panas merupakan salah satu metode pengujian yang dilakukan
untuk mengevaluasi sifat mekanis, sifat plastisitas material dan sifat perpatahan selama proses pembentukan logam. Pengujian dilakukan dengan menggunakan parameter dari persamaan konstitutif dimana tegangan pada zona deformasi merupakan fungsi dari regangan, laju regangan dan temperatur. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari
karakteristik aliran dari baja HSLA melalui penentuan parameter persamaan konstitutif dengan uji tarik panas regangan bidang pada proses pembentukan lembaran logam. Dari hasil penelitian dapat diamati bahwa dengan
meningkatnya temperatur akan menurunkan nilai koefisien pengerasan regang (n) sebesar 47% dan m.enurunkan persentase elongasi sebesar 26%. Pada laju' regangan 0.1 s'', dengan meningkatnya temperatur akan menurunkan tegangan luluh sebesar 42o/o dan akan meningkatkan nilai koeflsien sensitifitas laju regangan (m) sebesar 96%. Sementara itu pada temperatur yang sama dan laju regangan yang meningkat akan menurunkan nilai energi aktivasi.
Kata kunci: Parameter, Persamaan konstitutif, Baja HSLA, Uji tarik panas regangan bidang.
Abstract Hot tensile test are one of testing method conducted to evaluate the mechanical propefties, material plasticv and fracture properties during metal
forming. Test was carried out by using the parameters of constitLttive equations in which the flow stress is a function of strain, strain rate and temperature. This research aims to study the plasticity characteristics of
HSLA steel by determining the parameters of the constitutive equation using hot tensile plane strain test in the sheet metal forming. The result showed that increasing temperature will lower the value of strain hardening coefficient (n) around 47%o and decrease the elongation percentage around 26%. At the 0.1 sn strain rate, increasing the temperature will lower the yield stress around 42yo and will increase the value of strain rate sensitivity coefficient (m) around 96%. At a constattt temperature ancl increasing strain will lower the activation energy value.
Keywords : Parameter, Constitutive equation, HSLA Steel, Hot tensile plane strain Diterima (received) : 13 Oktober 201'1, Direvisi (reviewed) : 25 Nopember 2011, Disetujui (accepted) : 6 Desember 2011.
/ssN 7410-3680
253
I M.P.l. Vot.S No.3. Desember 2011, 253 _ 260
PENDAHULUAN b^ahwa.tegangan alir tergantung pada nilai raju resansai dan temperatur ::91i9"1, sesaat,
Mampu bentuk loqar -ii
*1":material. l;,, v, liil"-'# Jff '1 i?#fl:[fl] temperatur, t"i,
dinyatakan denlan
.gr"g";'i"; .o-ili, regangan. tetapi juga oip"ngirrii parameter persrriui o^arr
f [o, e, d, 1=
(1) dan umumnya dinyatakan dalam persamaan:
ton"titrjitri..ori""# lembaran fog", ,"";.i,
proses pembentukan plastis, sifat dan kemampuan terdeformasi secara plastis logam untuk p";; ,;;.; pembentukan trnrj, -Ll"jiniu ?:13T"1"r. perparahan adalah hat ya;g uengan perkembangan teinik" h3t ini pengerjian panas untuk produk
o=Ken
dimana
t<arar,terrs';t piojJf pengerjaan panas.
f
ekspone
n
"'
!T3:fi::l
"*mm*::t
[.lffji j#, T,i,xt?:l
t;ffi+*'*:*ute*+
. tarik uniaxial regangan bidanq ::r_rp",f."l .satah satu ,"toO6 p"ngrJ"X yang
dilakukan untuk mengevaluasi sifat mekanis dan ptastisitas O"ri p".J"-nt,,i"T Iembaran logamr) dan um
"
adalah
ii,iti,1flgffriffiiti:i',,tril
o]liirni]il
___Uji
daram,_,keao"aan
n
f,jfl', ::t
u;;;itf r"iri"itri fpT (wrousht) teiutama -;;; bE"" l?1 l_u"t
paduan (super aloys), tntormasi.super yang dapat diar
s
p"r""r"rnIii' J'"'
iili,,i"'i,T,ll" iJli[:i:X
A.gat $ra Da4s raat gaE,h
p91, dan .dalam-feadaan panas untuk tembaran non ferrous5).
;#iik-'h,?hqlifue*;
*i[*i**$l'm,;dd#ffi ,",!3131'i3l HXJg,"",''l:lliit -.oi,n""
x"tiffi
ff ffi,:":::r#1#,i#, Har ini dapat i""i;"r".rJn L1r?9r"J1i: Karatteristik rheologi dari material.
mengetahui
^^--y"ngrn. p-ersamaan konstitutif
parameter terseOut, tarakterisi-it
resansan pada pr*"" :lsjlgrl . d"! pembentukan logam
akln dapat diprediksi sifat mekanis oan strut
;lHtrT:
Gambar 1. Kurva Tegangan _ Regangan ,.^
_Sensitivitas laju regangan (m) adalah -u"iril
:e,rampuan oarl seb-uali O"t r" ::^lflun Apabila . ketidakstabilan ptastis neckrng. nilai m rendah .
m
BAHAN DAN METODE
i$:l#:s,""[Tijitutif
Pa
da Proses
"t
Uesar
; *r *;* nflil F#_ [?,1r di tegangan ",:1" O"n t"."n," lilJi, l::lTb",h?" r:lu, akan terdeformasi secara :1T.:,sehingga gradual perpanlangan seDelum akhirnya
patahrt "
sangat besar
persamaan konstitutif
,.,,.^9?r,u. dapat ork^embangkan dengan menggaDungkan hasil
ffi
1""::f rffi'"",",:?:l,,,iil '
i":L",tf itT menyatakan hubungan
fo"n"iitrt,t
u
maka penambahan tegangan paOa Oagian leiei \n.eck) akan menyebabkan semat
fr,ffir"gpgfl;"g;ffi#''"ffi
"jrr"i.l
254
tssN 1410-3680
Studi Parameter Persamaan Konslitutif Baja HSLA Pada Uji Talik Panas Regangan Bidang, (Richard A.M.N, Suryadi, Diwangkoro. K, D. Priadi, dan E.S. Siradj)
Laju regangan mempunyai pengaruh yang penting terhadap tegangan aliran. Kenaikan laju regangan akan memperbesar kekuatan tarik, dan pengaruhnya bertambah besar dengan naiknya temperatur. Terdapat
hubungan antara tegangan alir o dan laju regangan d pada regangan dan temperatur konstan, yaitu :
o=ctil'l€,T
Sensitivitas laju regangan merupakan indikator yang baik dalam hal perubahan perilaku deformasi dan. pengukuran m memberikan penjelasan'"' antara konsep dislokasi deformasi dan pengukuran yang lebih bersifat makroskopik pada uji tarik.
Kurva tegangan-regangan, sifat aliran dan sifat perpatahan yang diperoleh pada uji tarik sangat tergantung pada temperatur
pada saat pengujian"'. Umumnya dengan
naiknya temperatur kekuatan mengecil dan
terlihat bertambah besar, namun dengan adanya perubahan struktur melalui proses pengendapan, penyepuhan regang atau kristalisasi kembali dapat mengubah perilaku tersebut. Ketergantungan tegangan alir terhadap suhu T pada la,iu regangan d dan regangan s konstan, dinyatakan oleh persamaan :
dimana
900oC.
lalu ditarik pada
d
masing-masing
temperalur 700"C, 750'C, 800"C dan 850oC dengan kecepatan penarikan 0.1 s-'. Kemudian data-data yang dihasilkan diolah dan dianalisa.
(3)
dimana nilai dari m dapat diperoieh dari s/ope logaritma hubungan kurva o - i.
o = czeo/Rrl e,
Sampel uji tarik dibuat dari material baja HSLA dengan komposisi seperti pada tabel 1. Sampel dipanaskan pada temperatur
Tabel
'1
.
Komposisi Baja HSLA (% berat)
0,085 0,22 1,45 0,049 0,045 0,028
98,1
Pengujian Tarik Uji tarik panas uniaxial dilakukan dengan menggunakan spesimen yang memenuhi
persyaratan
untuk dapat
mengalami
deformasi regangan bidang (p/ane strar,;q). Pengujian dilakukan dengan menggunakan Mesin Uji Tarik UTS kapasitas 20 kN dan dapur pernanas yang dibuat untuk
mendukung penelitian ini (Gambar 2). Pengujian tarik mengacu pada arah arah sejajar canai (0"). Dapur pemanas dibuat dengan dimensi yang sesuai dengan desain Jlg dan dapat mencapai temperatur 1 .000"C.
(4)
:
Q = energi aktivasi aliran plastik kaug mol R = konstanta gas universal Jika persamaan tersebut dipenuhi, maka pemetaan antara lno terhadap 1/T akan menghasilkan suatu garis lurus, dengan kemiringan Q/R. plastik, khususnya pada temperatur tinggi, dapat dianggap sebagai proses aktivasi Pengukuran makroskopik dengan cara u.ji tarik pada suhu dan laju regangan tertentu menghasilkan aliran tegangan yang dapat menggambarkan hubungan dengan perilaku dislokasi"'.
Aliran
termal.
Prosedur Penelitian Bentuk dan dimensi spesimen diperoleh dari hasil pengujian tarik pada suhu kamar dengan menggunakan model spesimen peneliti terdahulu"" '' dan memodifikasinya.
Setelah bentuk spesimen dapat
Gambar 2. Proses Uji Tarik Panas
Untuk memudahkan pengamatan pada specimen drbuat grld berupa kotak-kotak kecil dengan ukuran 4 x 4 mm' di permukaan gage length dari spesimen. Kemudian, untuk
menjaga agar grid lidak hilang, grid pada spesimen dipanaskan pada temperatur 90oC. Pengamatan Perubahan Dimensi
Pengamatan perubahan dimensi ini
mengha_silkan mekanisme regangan bidang''', maka proses uji tarik panas
dilakukan sebagai tahap pengamatan analitis
regangan bidang dapat dilakukan.
strain (p=srl2.,=Q1 pada spesimen yang diuji. Pengamatan akan dilakukan dengan cara
/ssN 7470-3680
terhadap terbentuknya mekanisme p/ane
255
M.P.l. Vol.s No.3. Desember 2011, 253 _ 260
menggunakan video kamera dan perubahan
dimensi ini dilakukan dengan mengukur dimensi awal dan akhir dari panjang dan
lebar setiap grid sebelum dan juga sesudah ditarik 'u). Pengukuran ini melipltf perubahan gage width sebagai nilai regangan minor (e2)
dan gage /engrh sebagai nilai
regangan
Penentuan titik luluh dilakukan dengan mencari titik potong garis sejajar kJrva Iegangan - regangan sesungguhnya pada regangan 0.1 - 0.2 o/o. Dari gambar 4 diperoleh nilai tegangan luluh sep;rti tabel 2
dan persen elongasi seperti pada tabel 3.
mayor (€j).
Tabet 2.
Titik Luluh (oy) Pada Laju Regangan 0.1 s-l
EIp"t
Temperatur 700
10.222
2
750
9.562
800
7
850
5.882
Sampel
HASIL DAN PEMBAHASAN Tegangan dan Regangan
Dari data beban (p) dan perubahan panjang (dl) dapat ditentukan tegangan dan regangan sesungguhnya (o - e), sebagai;
dan
e=
dimana
:
FK = ''' dlrn*ia
Sehingga
FK;
(S)
+!t-"1
/A\ \v/
:
(1+e)
dan o = s (1+e) (7) dan dari hasil uji tarik dapat digambarkan e = ln
.454
Tabel 3. Persen Elongasi pada Laju Regangan 0,1s-1
Gambar 3. Bentuk Dan Dimensi Spesimen Uji
. =;
o, (Kg/mm2)
1
4
Pdl
('C)
kurva hubungan tegangan regangan.
Temperatur ("C)
% Elongasi
1
700
37.89
2
750
36.49
3
800
27.97
4
850
41 .10
Koefisien Pengerasan Regang (n)
, Nilaidiperoleh .koefisien pengerasan regang (n) dapat dengan menggunakan
persamaan (2), di mana o adalah merupakan tegangan luluh (yield point) yang ditentukan dengan menarik garis 0.2 % padi grafik atau Kurva o e, yang jika dilogaritmakan akan
menjadi
-
:
logo=logk+nloge dan dengan metode kuadrat terkecil
25
:
Y=a+bxdanb='^'-t"*r' J;rz-nxz maka. nilai koefisien eksponen
(8)
n
dapat
diperoleh begitu juga dengan konstanta k. :E
'-
Tabet 4. Nilai Koefisien pengerasan Regang (n)
l0
.s 0
i
Sampel 0
0.05 0.1
0.15
0.2
0.2t
0.t 0.tt
Gambar 4. Kurva o - e Hasil Uji Tarik
256
0-4
Temperatur (oC)
1
700
0.287
2
750
0.174
3
800
0.151
4
850
0.261
lssN 1410-3680
Studi Parameter Persamaan Konstitutif Baja HSLA Pada Uji Tarik Panas Regangan Bidang, (Richard A.M.N, Suryadi, Diwangkoro. K, D. Priadi, dan E.S. Siradj)
Koefisien Sensitivitas Laju Regangan (m)
Tabel 2 menunjukkan hubungan antara tegangan luluh (oJ dan temperatur
Efek dari sensitivitas laju regangan (m) dijelaskan oleh hukum lenaga (power law).
dari 700"C ke 850"C akan mengakibatkan
Dari persamaan (3) diatas, indeks sensitivitas laju regangan (m) dapat diturunkan dari : d10g6 m=_ d !osj
(9)
yang dapat diamati pada dua laju regangan yang berbeda, sehingga lot laz / eL1 m = ----.:-j---:----: (10) ioE[
izlil
]
diperoleh begitu juga dengan konstanta C. Tabel 5. Koefisien Sensitivitas Laju Regangan (m) emperatur cLl) M
penurunan tegangan luluh sebesar 42,5 %.
Penurunan nilai tegangan luluh
ini
disebabkan karena gaya yang diperlukan untuk membebaskan dislokasi yang^terkunci sangat peka terhadap temperatur'o'. Pada temperatur yang semakin tinggi, dislokasi
yang terkunci semakin mudah bergerak melewati penghalangnya. Karena itu, tegangan luar yang dibutuhkan untuk deformasi lebih sedlkit.
dan dengan metode kuadrat terkecil (/east square) maka koefisien eksponen m dapat
I
penarikan, dengan meningkatnya temperatur
750
850
0.037
0.981
Pengaruh Temperatur Terhadap Persentase Elongasi
Persenlase elongasi
merupakan
perbandingan antara panjang awal sampel
terhadap panjang sampel setelah diberikan perlakuan uji tarik. Pada tabel 3 diatas
menunjukkan dengan
meningkatnya
temperatur maka persen elongasi baja HSLA semakin menurun, dimana dari temperatur 700"C ke 800"C terjadi penurunan sebesar 260k.
Penurunan persentase elongasi ter.jadi
Energi Aktivasi (Q)
Nilai energi aktivasi (Q) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (4) diatas,
dan logaritma naturalnya
dinyatakan
dengan: 1 lno=lnc2 lQ_r;
(11)
dan dengan metode kuadrat terkecil (/east sguare) nilai Q dapat diketahui begitu juga dengan konstanta C2.
pada lemperatur 700"C ke 800"C disebabkan dislokasi yang bergerak tertahan oleh mekanisme work hardening baja HSLA, karena unsur-unsur pembentuk karbida seperti Niobium saling berikatan membentuk senyawa karbida yang dapat meningkatkan kekuatan dan menahan laju dislokasi. Dengan meningkatnya temperatur, senyawa karbida akan semakin banyak terbentuk dan akan semakin menghalangi pergerakan dislokasirs).
Tabel 6. Energi Aktivasi (Q) Pada Temperatur 8500C Laju regangan (s-1)
0.1
0.01
Q (kal/gr.mol)
583.49
598.47
Pengaruh Temperatur terhadap Tegangan
Titik luluh merupakan batas dimana material akan terus mengalami deformasi
tanpa adanya penambahan beban.
Tegangan yang menyebabkan terjadinya mekanisme luluh ini disebut sebagai iegangan luluh (yleld stress). Untuk.jenis material yang tidak menunjukkan batas luluh i'ang lelas seperti baja kekuatan tinggi penentuannya dapat dengan metode offsel.
rssN 7410-3680
Pada temperatur 800"C ke 850"C, ierjadi peningkatan persen elongasi sebesar 32%.
Hal ini disebabkan kondisi penarikan pada sampel 4 berbeda dengan tiga sampel yang lain. Penarikan pada sampel 4 berada pada fasa austenit ft) yang memiliki struktur FCC, struktur ini lebih lunak dibandingkan dengan
fasa ferit (o) yang memiliki struktur BCC. Sehingga sampel 4 memiliki struktur yang lebih lunak jika dibandingkan dengan sampel 3 dan sampel 2 yang memiliki fasa ferit + austenit (s+y), dan.iauh lebih lunak lagi jika dibandingkan dengan sampel 1 (700"C) dengan struktur ferit (o) yang memiliki kekerasan jauh lebih tinggi dibandingkan dengan austenit (y). Dengan kondisi penarikan sampel 4 pada fasa austenit (y) yang memiliki struktur lebih lunak dibandingkan fasa austenit+ferit (y+q) maupun fasa ferit (o), menyebabkan persen 257
M.P.l. Vol.5 No.3. Desember 2011, 2S3 _ 260
elongasi
sampel
4 jauh lebih
. dibandingkan ketiga sampel yang tain.
tinggi
Hatiii
otseDabkan karena dislokasi lebih mudah bergerak pada temperatur tinqqi, sehinooa tidak terjadi penumpukan di"i;i;.i;i ';""i; tempat. Dengan demikian deformasi yanj terjadi lebih merata, sehingga deformasl yang mungkin terjadi semakin bisar.
, , Koefisien pengerasan regang didefinisikan
(n) sebagai proses p6ningLata,i pada suatu proses pengubahan I:l:r3."1plastis, Dentul(, sehingga tegangan yang
otpertukan agar deformasi berjalan tetaI
dapat. meningkat. proses pengerasan reqano
k9re.T perSerakan dislokasi yan giaal :lllangi:..Hlrqnsan .tersebut oapai o6rupa pjl?:,.,brt,.r, interaksi dislokasi, atom tarut, rmpurtts, dan partikel fasa kedua. Koefislel pengerasan regang (n) berkisar __, anlara n=0 (material bersifat plastisl ninooa (materiat bersifat Uniif. 1,,=1. "f".ti"l.' ptat b^aja rendah harga n LT?::" -karbon 0.1_0.3. Harsa n yans tinssi lTI,-s-1 ?nt"r? menandakan kemampuan mendistribusik-a-n le,-ry?,9r
f l.g-grqrt pembentukan,,. saat
menunjukkan bahwa dengan temperatur maka koefislen
menrngkatnya -^-11"].
pengerasan regang (n) semakin kecil. otmana darl temperatur 700.c ke 800"i terjadi penurunan sebesar +Z%. KoetiSen pengerasan regang yang tinggi ini adanya rintangan terhadap T^:i:lglkrr^ otstoKasi. peningkatan temperatur ini membantu dislokasi melewati rintangan tersebut. Dengan demikian nitai n a[an
me irun dengan
meningkatnya temperatur.
temperatur gSOoC, penarikan pada L^^p1d1. menunjukkan kecenderunsan :?,:? -rl:-t:,it, yr"S berbeda dibandingkan denlan l]13,-] Ielg? YTpel yang lain. peningkatan nitji n rerJaot dari temperatur g00uc ke temperatur 850"C. sebesar 42o/o. Hal ini disebabkan (8s0'c) memitiki tebar yans tebih ::T!"1,1 oesar-di bandingkan ketiga sampeiyarig Iain, sedanskari tebal oari saripei \Z:ly_?.Iy^ aoatah.1.9 mm. sampel 2 adalah 2.1 mm dan sampel 3 adalah 1.4 mm. Hal ini disebabkan
i
ggrub.lnqn pada luas area tarik yang
semakin besar dan menyebabkan perubahan
nttar tegangan dan regangan,o).
akhirny€ patah. Sebaliknya apabila m besar
p^u"1ur,brlul taju regangan pada bagian reher berjalan lambat dalam menanggapi penambahan tegangan dan karena itilah oagtan leher akan terdeformasi secara
gradual sehingga peroanjangan sangat besar sebelum akhirnya patahrs).
bahwa dengan - Ir?"t. 5 menunjukkan meningkatnya temperatur maka aian meningkatkan sensitivitas lalu reganja;, dimana secara keseluruhan kenaikan nilii m
dari, temperatur 250"C ke temperatur g50oC
adalah sebesar 96%. Sensitivitas laj; regangan yang semakin tinggi ini diakibatk;n oreh meningkatnya pergerakan dislokasi Karena adanya kenaikan energi dari kenaikan
temperatur').
dapat
memperkecil terbentuknya penciutan loial menyebabkan perpatahan pada
4
,_, Sensitiviias laju regangan (m) adalah Kemampuan dari sebuah bahan untuk menahan ketidakstabilan plastis atau necking. Apabila nilai m rendah maka penambahan tegangan paOa Oagian teher
menyebabkan semakin- besarnya L:"!_1"n raju regangan pada lokasi tersebut. akibatnya perpanjangan tidak seberapa sebelum
Pengaruh Temperatur terhadap Pengerasan Regang
regangan lebih baik, sehingga
Pengaruh Temperatur terhadap Sensitivitas Laju Regangan
ffilY::lt
Laju Resansan terhadap Enersi aktivasi
(e) adalah energi
kinetik - . .Energi yang dipertukan m]1ily, oteh partiket_ partiket
pereaksi untuk membentuk kompleks teraktivasl. pada tabel 6 menunjukkan bahwi dengan laju regangan maka .meningkatnya energt aktivasi akan berkurang sebesar 2%.
energi aktivasi menunjukkan .- ,Penurunan peran Derkurangnya aktivasi termal pada
pergerakkan dislokasi. Hal ini disebabka; atom terlarut tidak sempat berdifusi ke batas Dulr.karena. laju regangan yang semakin
unggr, sehingga pergerakan dislokasi tggjh cepat, dimana pergerakan T:niadi l"bil
ditentukan oreh tesansan yans -'. Hal ini ditunjukkan - Oengai
:11:lf,,?1 m9_9r-
meningkatnya tegangan pada laju r."gan!"n yang semakin besar dimana nitji O rieniaOi berkurang.
P€ngaruh Temperatur terhadap Struktur Mikro
Sifat mekanik dari baja karbon selama
proses pembentukan panas dipengaruhi oleh evotusr dari mikrostruktur.. Oleh iarena
pengontrolan
itu,
darl proses retristatisasi,
penumbuhan builr dan transformasi fasa dari
Dala menjadi sangat penting. Mengingat 258
lssN 1410-3680
-..........-
Studi Parameter Persamaan Konstitutif Baja HSLA Pada Uji Tarik Panas Regangan Bidang, (Richard A.M.N, Suryadi, Diwangkoro. K. D. Priadi, dan E.S. Siradj)
perbedaan fasa, bentuk dan ukuran butir sangat penting untuk menentukan sifat mekanik dari material.
Berdasarkan
dari hasil
penelitian
sebelumnya, model persamaan empiris
besar qutir ferit (d") untuk baja adalah"): do =28,1'dv-o
s'exp(Q/RT;'o oz
r-o'oz'r-0
33
HSLA
Rc-0'27
(12) dimana: dy = besar butir austenit awal [pm] Q = energy deformasi pada proses uji tarik = 19s000 U/moll R = Konstanta gas universal U/mol.KI T = Temperatur deformasi [K] Rc = laju pendinginan fC/sI
Dengan memasukkan data besar butir austenit awal, temperatur tarik, regangan, laju regangan dan laju pendinginan dari proses uji tarik panas pada titik luluh dapat diperoleh besar butir ferit seperti yang ditunjukkan pada Tabel 7.
meningkatnya temperatur maka butir akan
mengalami pertumbuhan, sehingga besar butir akan meningkat. Hal inijuga sesuai jika dikaitkan dengan kriteria tegangan luluh dari
persamaan Hall-Petch,oy = o0 + kyd-112, yaitu jika besar butir semakin meningkat maka tegangan Iuluh akan semakin kecil' 'r. Dengan meningkatnya temperatur penarikan akan menurunkan tegangan luluh sebesar 42o/o. Secara mikroskopis kita juga dapat
melihat bahwa besar butir
ferit
(Gambar 5).
SIM PULAN
.
Pararneter
persamaan
konstitutif
memegang peranan terhadap aliran tegangan yang terjadi pada proses uji tarik panas Baja HSLA.
. Dengan
meningkatnya temperatur penarikan akan menyebabkan penurunan
nilai dari tegangan luluh,
3
4
T (,C) dq (pm)
Toooc zsooc
8000c
8500C
0_929 'l .O32
1
.207
I
koefisien
pengerasan regangan dan persentase elongasi pada derah fasa ferit I austenit (o+v) dan akan menyebabkan terjadinya peningkatan pada daerah fasa austenit
Tabel 7 Besar Butir Ferit Terhadap Temperatur Tarik Pada Titik Luluh Sampel
akan
berkurang dengan meningkatnya temperatur
.
(v).
Koefisien sensitivitas regangan akan
berkurang dengan
meningkatnya
temperatur penarikan, sementara itu besar butir ferit yang terbentuk akan
.397
.
meningkat.
Sementara itu dengan meningkatnya laju
regangan akan menurunkan energi aktivasi yang dibutuhkan oleh partikel partikel dalam membentuk ikatan.
DAFTAR PUSTAKA 1.
Adiwijaya, Agung, Perbandingan Solusi FEM Dengan Solusi Analitik Pada Uji
Tarik Uniaxial Material
Gambar 5. Besar Butir Ferit Pada Regangan 0,2 Dan Laju Regangan 0.1"'' Pada Temperatur Tarik a.700"C, b. 750"C, c. 800"C, d. 850"C.
2.
Pada validasi sampel terhadap model empiris pertumbuhan butir ferit pada titik luluh, menunjukkan besar butir ferit yang
c.
meningkatnya temperatur akan meningkatkan besar butir ferit. Hal ini adalah disebabkan dengan
4.
berbeda-beda. Dengan
lssN 1410-3680
Superplastis
Dalam Kondisi Regangan Bidang (Plane Sfram, Skripsi, Program Sarjana FT Ul, Depok, 1998. An,Y.G., Vegter,H. dan Elliot,L., A Nove/ and Simple Method for the Measurement of Plane Strain Work Hardening, lournal of Materials Processing Technology, Vol. 155-'156, 2004, p. 1616. Avner,S., lntroduction Physical
to
Metallurgy, 1"1 Ed., McGraw-Hill lnt., Singapore, 1974, p. 135;357
Dimitrios S., Shinici T., Elton 1.G., lnvestigation of the Large Plasctic Deformation of IPP lnduced by Plane 259
M.P.l. Vol.5 No.3. Desember 2011, 253
-
260
strain
Compression: Sfress_Sfarn Behavior and Thermo Mechanical Properties, lnternational Journal of
5.
^ 6.
Plasticity, Yot. 22,2006, p. 1924. Dournaux,J.L., Bouviera.S., Aouafia,A.,
Fult Field Measuremeni Technique and its Application to the Analysis of Materials Behavior Under Plane Strain Mode, Materials Science and Engineering A, Vot 5004, 2009, p.47 Flores,P., Victor T., c. Gilles, pieei G., Laurent D., Anne M. H., Accurate stress Computation in plane Strain Tensite Vacher,P.,
Iesfs for Sheet Metal lJsing
Experimental Data, Journal of Materiali Processing Technology, Vol 210, 2010,
7.
8.
p.1712. Gotoh M., Misawa M, dan Lim C. R., Forming Limit Strain of Sheet Metats Subjected to Plane Sfra,, Ierslon. JSME lnt. Journal, Vol 364, No. 2, 1993.
Guizterrez,l.,
M. A. of
Altuna.
Work
Hardening of Ferrite and Microstructure Based Modeling its Mechanical Behavior Under lension, Acta Materialia,
9.
Vol. 56, 2008, p. 4682.
Hosford,W.F., Robert M. Cadde . Metat Forming, Mechanics and Metialurgy.
Prentice-Hall lnternalional l;;.
, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983 10. Hung,P.C., Votoshin,A.S., ln' plane Strain Measure.ment by Digital tmage .
Correlation, J. of the Braz. Soc. Of Mec-h. 99i & Eng.,Vot. 25 No. 3, 2003, p.215. 1'1. Kilfoil,L.J., ln-plane plane Strain Testing
.
To Evaluat Formability of Sheef Slee/i
in
Tubular products, Tesis, Queen's University, Ontario Canada,
Used
September 200.7
12. Liu D. H., Yu H. p., Li C. F.. euasl Srafic Dynamic Formability of AAS0S2_O Sheet Under Uniaxial and plane Strain Tension,
of
Transactions Non Ferrous Metals Society of China, Vot 19,2009, p.318. __ 13. Mahmudi, R., A Novel Tecnique for plane Strain Tension Testing
of Sheet
Journal of Materials
Metals,
processing
Technotogy, Vol 86, 1999, p. 237. 14. Napitupulu.R.A.M., Bagus,H.p.. priadi,D., Siradj.E.S., Effect of Specimen Geometry on the Plane Strain Mechanism of the
Uniaxial Tensile Testing of the C_Mn Stee/, Journal of Materials Science and __ Engineering, Vot 1A. No.5,2011, p.639. 15. Napitupulu,R. A.M., Laporan penelitian tt, ynpu?lished, program Doktorat Dept. Teknik Metalurgi dan Material, Depok,
2011. 16. Sinaga,
Ramli, pengaruh
Temperatur
dan Waktu Anil Terhadap paiameter
260
Sifat Mampu Bentuk dan Tekstur pada Lembaran plat Baja Karbon Rendah, Puslitbang KtM-Ltpt, Serpong, 1995. 17. Stiebler,K., Kunze, H.D. and Et-Magd,E., Description of the Flow Behavioui of a High Strength Austenitic Steel under
Biaxial Loading by a Constitutive Equation, Nuclear Engineering and
Design, Vot 127 , 1991
18. Smallman,
R.E.
.
dan Bishop,
Metalurgi Fisik Modern
&
R.J.,
Rekayasa Material, PT Erlangga. Jakarta, 2000. 19. Mechanical Testing and Evaluation, (2000), ASM Handbook Vol.
........,
8.
RIWAYAT PENULIS
Richard A. M. Napituputu, lahir di Enrekang (Sulsel) pada tanggat 26 Agustus 19731 Menyelesaikan pendidikan Sl tahun i997 di T. Mesin USU dan 52 tahun 2000 di T. Mesin Ul. Saat inl sedang mengikuti studi 53 di Departemen Teknik Metalurgi dan Material Ul. Bekerja sebagai dosen di Universitas
HKBP Nommensen Medan sejak tahun 2003.
Suryadi, lahir di Bukittinggi (Sumbar) pada
tanggal
2 April 1969.
Menyetesaikan Mesin Universitas Andalas dan 52 tahun 2000 di T. Mesin UI. Saat ini sedang mengikuti studi 53 di Departemen Teknik Metalurgi dan Material Ul. Bekerja sebagai staf di pusat Teknologi
pendidikan
S1 tahun 1994 di T.
Indlstri Proses, BppT, Jakarta sejak tahui 1995.
Diwangkoro K, lahir di Jakarta pada tanggal 26 Februari 1989. Menyelesaikan pendidikln S1 tahun 2011 diT. Metalurgi Ul. Dedi Priadi, lahir di Jakarta pada tanggal .17 Oktober 1959. Menyelesaikan pendidikan S1 tahun 1986 di T. Metalurgi Ut, 52 tahun 1990
dan 53 tahun 1993 di Ecole Nationale Superieure des Mines de paris. Bekerja sebagai dosen di Departemen Teknik Metalurgi dan Material Ul sejak tahun .1999.
Eddy S. Sirajd, tahk di Tarempa (Kepri) pada tanggal 8 Maret 1956. Menyelesaikan pendidikan S1 tahun '197S di T. Metaturgi Ul, 52 tahun 1985 di University of Birminjham dan 53 tahun 1994 di University of Sh;ffietd
lnggris. Bekerja sebagai dosen
di
Departemen Teknik Metalurgi dan Material Ul
sejak tahun 1983, dan memperoleh gelar Guru Besar sejak tahun 200g.
lssN 1410-3680
