Proses pembentukan secara metalurgi merupakan proses deformasi plastis.
Deformasi plastis ini artinya adalah apabila bahan mengalami pembebanan
sewaktu terjadinya proses pembentukan , dimana setelah beban dilepaskan
maka diharapkan pelat tidak kembali kekeadaan semula. Bahan yang
mengalami proses pembentukan ini mengalami peregangan atau penyusutan.
Terbentuknya bahan inilah yang dikatakan sebagai deformasi plastis.
Kondisi proses pembentukan dengan deformasi plasitis ini mendekatkan
teori pembentukan dengan Teori Plastisitas.
Teori Plastisitas membahas prilaku bahan pada regangan dimana pada
kondisi tersebut Hukum Hook tidak berlaku lagi. Aspek-aspek deformasi
plastis membuat formulasi matematis teori plastisitas lebih sulit
daripada perilaku benda pada elastis. Pada hasil uji tarik sebuah benda
uji menunjukan grafik tegangan regangan yang terbentuk terdiri dari
komponen elastis yang ditunjukan pada garis linear dan kondisi plastis
ditujukan pada garis parabola sampai mendekati putus. Deformasi elastis
tergantung dari keadaan awal dan akhir tegangan serta regangan. Regangan
plastis tergantung dari jalannya pembebanan yang menyebabkan
tercapainya keadaan akhir. Gejala pengerasan regang (strain hardening)
sewaktu pelat mengalami proses pembentukan sulit diteliti dengan
pendekatan teori plastisitas ini.
Bahan anisotropi plastis, histeristis plastis dan efek Bauschinger tidak
dapat dibahas dengan mudah oleh teori plastisitas. Teori plastisitas
telah menjadi salah satu bidang mekanika kontinum yang paling
berkembang, dan suatu kemajuan untuk mengembangkan suatu teori dalam
rekayasa yang penting. Analisis regangan plastis diperlukan dalam
menangaini proses pembentukan logam. Teori plastisitas ini didasari
atas pengujian tarik, dimana pengujian tarik ini bertujuan untuk
mengetahui karakteristik dari suatu bahan.
Gambar 1.5. Sebuah benda diberi gaya tarik
Prinsip dasar pengujian tarik yang dilakukan ini adalah dengan melakukan
penarikan terhadap suatu bahan sampai bahan tersebut putus/patah. Gaya
tarik yang dikenakan pada spesimen benda uji sejajar dengan garis sumbu
sepesimen (bahan uji) dan tegak lurus terhadap penampang spesimen.
Spesimen dibuat dengan standar dimensi yang sudah ditentukan menurut BS,
ISO, ASTM dan sebagainya. Sebelum dan sesudah melakukan pengujian
terhadap benda uji ini biasanya semua dimensi dari benda uji dianalisis
lebih lanjut.
Pengujian tarik merupakan pengujian terpenting dalam pengujian statis.
Secara skematis hasil pengujian tarik untuk logam diperlihatkan pada
gambar 1.5 di bawah ini:
Gambar 1.6. Grafik Tegangan Regangan (Sardia
& Kenji, 1984)
Hasil pengujian tarik ini diperlihatkan pada gambar grafik tegangan
regangan. Grafik tegangan regangan merupakan gambaran karakteristik
suatu bahan yang mengalami tarikan. Pada grafik tegangan regangan ini
dapat memberikan acuan pada seorang perencana dalam menentukan dimensi
komponen mesin yang akan digunakan. Jika komponen mesin yang akan
digunakan untuk beban yang tidak boleh melebihi batas luluhnya maka
tegangan yang diizinkan tidak boleh melebihi dari batas proposionalnya
yakni: pada saat terjadinya mulur/luluh. Batas proporsional ini disebut
juga dengan batas elastisitas yang artinya apabila spesimen di tarik
maka akan mengalami pertambahan panjang, jika beban dilepaskan pada
batas elastisitas ini maka sepesiemen akan kembali kekeadaan semula.
Pada batas proporsional atau batas elastis berlaku hukum Hooke:
dimana :
E = Modulus elastisitas yang merupakan konstanta bahan
ε = Regangan
σ = Tegangan
δL = Pertambahan panjang material
Lo = Panjang mula-mula dari material
F = Beban tarik
Ao = Luas penampang awal material
Untuk menghitung tegangan ( σ ) dan regangan (ε) digunakan rumus :
dimana :
F = gaya (Newton)
Ao = luas penampang awal (m2)
Lo = panjang mula-mula (m)
δL = perpanjangan (m)
Reduksi penampang dihitung dengan menggunakan rumus :
dimana:
Q = reduksi penampang dalam persen
Ao = luas penampang awal
Af = luas penampang
Apabila deformasi terjadi memanjang, terjadi pula deformasi penyusutan
yang melintang. Kalau regangan melintang (lateral strain) εr
perbandingannya dengan e (linear strain); disebut perbandingan Poisson,
dinyatakan dengan µ, µ = εr/ ε (Dieter, 1986)
Dalam kenyataan, harga µ bagi bahan berkristal seperti logam kira-kira
1/3, dapat ditentukan dengan perhitungan terperinci dari hubungan antara
konfigurasi atom dan arah tegangan.
Apabila batang uji menerima deformasi elastis karena tarikan, volumenya
menjadi Vt= V+∆V, dimana ∆V adalah pertambahan volume akibat spesimen
mengalami tarikan. Perbandingan pertambahan volume dengan volume awal
yakni : ∆V/V disebut juga dengan regangan volume (volumetric strain).
Perbandingan tegangan dengan regangan volume disebut Modulus elastisitas
Bulk (Dieter, 1986).
Modulus elastik Bulk (K) Jika
εV = 1/3 maka K = ε / 3 yang
artinya dalam deformasi elastik volume mengembang. Dalam hal geseran,
regangan γ mempunyai hubungan dengan tegangan geser τ yaitu: τ = G x γ
(Dieter,1986), G disebut sebagai modulus geser (modulus of rigidity).
Jika dilihat dari gambar grafik tegangan dan regangan memperlihatkan
bahwa sesudah garis linear muncul daerah luluh dan selanjutnya garis
membentuk lengkungan sampai putus. Garis melengkung inilah merupakan
fungsi dari Modulus elastisitas Bulk yang digunakan pada prinsip
pembentukan.
Suatu modulus elastik ditentukan oleh gaya antar atom karena itu dalam
hal kristal tunggal sangat dipengaruhi oleh arah konfigurasi atom tetapi
sukar dipengaruhi oleh cacat dan ketakmurnian. Kalau dilihat hanya dari
antar-aksi dua atom logam, diameter rata-rata dari atom kira-kira 3 X
10-10 m. dan gaya antar atom biasanya 10 -4 N, 10 -4/(3X 10_,0)2£= 101S
N/m2, seharusnya dalam orde 100 GPa.
Gambar 1.7. Kurva Tegangan dan Regangan di
Daerah Elastik (Dieter,1986)
Gambar di atas menunjukkan hubungan antara tegangan dan regangan dalam
daerah elastik mempergunakan karet sebagai model dari bahan amorf dan
logam polikristal sebagai model dari bahan berkristal. Pada logam,
daerah elastik dinyatakan oleh bagian lurus dari hubungan tersebut dan
gradiennya sebagai modulus elastik. Secara teknik batas daerah tersebut
ditentukan oleh regangan sisa apabila beban ditiadakan seperti
ditunjukkan dalam gambar. Harga ini dinamakan batas elastis.
Gambar.1.8. Hubungan Tegangan-Regangan
pada Bahan Mulur Kontinu
(Dieter,1986)
Kekuatan mulur didapat pada tegangan yang menyebabkan perpanjangan 0,2%.
Bagian lurus kurva atau modulus elastis, tidak akan berubah karena ada
deformasi plastis. Untuk mendapat tegangan mulur, ukurkan deformasi
0,2% dari titik nol ada sumbu regangan, kemudian tarik garis sejajar
dengan bagian kurva yang lurus memotong kurva pada titik C, tinggi titik
C menyatakan tegangan mulur. Cara ini dinamakan metode off set atau
disebut metode tegangan mulur atau tegangan uji 0,2%. Kalau bahan
dideformasikan pada temperatur sangat rendah dibandingkan dengan titik
cairnya, maka pengerasan terjadi mengikuti deformasinya. Gejala ini
dinamakan
pengerasan regangan atau pengerasan kerja.
Pengerasan regangan terjadi selama pengujian tarik, dan karena regangan
bertambah, maka kekuatan mulur, kekuatan tarik dan kekerasannya,
meningkat, sedangkan hantaran listrik dan masa jenisnya menurun. Kristal
logam mempunyai kekhasan dalam keliatan yang lebih besar dan pengerasan
regangan yang luar bisa. Sebagai contoh, kekuatan mulur baja lunak
sekitar 180 MPa, yang dapat ditingkatkan sampai- kira-kira 900 MPa oleh
pengerasan regangan. Hal ini merupakan sesuatu yang berguna.
Istilah terkait tegangan dan regangan : arus, arus dan tegangan,
arus listrik, pengertian tegangan, rumus tegangan, sumber tegangan, tegangan ac,
tegangan adalah, tegangan dc, tegangan permukaan, listrik, tegangan listrik,
tegangan tinggi, elastisitas, pengertian regangan, regangan dan tegangan,
senaman regangan, tegangan, tegangan regangan
No comments:
Post a Comment