Bending Test

TUJUAN

Tujuan Instruksional Umum :

Mahasiswa mampu melakukan pengujian ND ( Destructive Test ) dengan beban terhadap suatu material.

Tujuan Instruksional Khusus :

1. Mahasiswa mampu menjelaskan macam-macam pengujian bending test.2. Mahasiswa mampu menganalisa cacat yang terjadi pada pengelasan suatu material.3. Mahasiswa mampu menganalisa kriteria kelulusan hasil pengujian berdasarkan standart.

DASAR TEORI

Hasil Uji

Uji lengkung ( bending test ) merupakan salah satu bentuk pengujian untuk menentukan mutu suatu material secara visual. Selain itu uji bending digunakan untuk mengukur kekuatan material akibat pembebanan dan kekenyalan hasil sambungan las baik di weld metal maupun HAZ. Dalam pemberian beban dan penentuan dimensi mandrel ada beberapa faktor yang harus diperhatikan, yaitu :

1. Kekuatan tarik ( Tensile Strength )2. Komposisi kimia dan struktur mikro terutama kandungan Mn dan C3. Tegangan luluh ( yield )

Berdasarkan posisi pengambilan spesimen, uji bending dibedakan menjadi 2 yaitu transversal bending dan longitudinal bending.

Transversal Bending

Pada transversal bending ini, pengambilan spesimen tegak lurus dengan arah pengelasan. Berdasarkan arah pembebanan dan lokasi pengamatan, pengujian transversal bending dibagi menjadi tiga :

Face Bend ( Bending pada permukaan las ) Dikatakan face bend jika bending dilakukan sehingga permukaan las mengalami tegangan tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan ( gambar 5.1 ). Pengamatan dilakukan pada permukaan las yang mengalami tegangan tarik. Apakah timbul retak atau tidak. Jika timbul retak dimanakah letaknya, apakah di weld metal, HAZ atau di fussion line (garis perbatasan WM dan HAZ ).

Root Bend ( Bending pada akar las ) Dikatakan roote bend jika bending dilakukan sehingga akar las mengalami tegangan tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan. Pengamatan dilakukan pada akar las yang mengalami tegangan tarik, apakah timbul retak atau tidak. Jika timbul retak dimanakah letaknya, apakah di weld metal. HAZ atau di fusion line (garis perbatasan WM dan HAZ).

Side Bend ( Bending pada sisi las ). Pengujian ini dilakukan jika ketebalan material yang di las lebih besar dari 3/8 inchi. Pengamatan dilakukan pada sisi las tersebut, apakah timbul retak atau tidak. Jika timbul retak dimanakah letaknya,apakah di Weld metal, HAZ atau di fusion line (garis perbatasan WM dan HAZ).

Longitudinal Bending

Pada longitudinal bending ini, pengambilan spesimen searah dengan arah pengelasan berdasarkan arah pembebanan dan lokasi pengamatan, pengujian longitudinal bending dibagi menjadi dua :

Face Bend (Bending pada permukaan las) Dikatakan face bend jika bending dilakukan sehingga permukaan las mengalami tegangan tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan. Pengamatan dilakukan pada permukaan las yang mengalami tegangan tarik, apakah timbul retak atau tidak. Jika timbul retak dimanakah letaknya, apakah di Weld metal, HAZ atau di fusion line (garis perbatasan WM dan HAZ).

Root Bend ( Bending pada akar las ) Dikatakan root bend jika bending dilakukan sehingga akar las mengalami tegangan tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan. Pengamatan dilakukan pada akar las yang mengalami tegangan tarik, apakah timbul retak atau tidak. Jika timbul retak dimanakah letaknya, apakah di Weld metal, HAZ atau di fusion line (garis perbatasan WM dan HAZ).

Kriteria kelulusan uji bending

Untuk dapat lulus dari uji bending maka hasil pengujian harus memenuhi kriteria sebagai berikut :

1. Keretakan maksimal 3 mm diukur dari segala arah pada permukaan.2. Keretakan maksimal 10 mm dari jumlah semua keretakan terbesar antara 1mm – 3 mm.3. Keretakan sudut maksimal 6 mm. kecuali keretakan berasal dari beberapa jenis retak maka

keretakan maksimal 3mm.

Material

1. Spesimen uji bending untuk face transversal bend ( 2 buah )2. Spesimen uji bending untuk root transversal bend ( 2 buah )3. Batu gerenda kasar ( 1 buah )4. Batu gerenda halus ( 1 buah )

Peralatan

1. Mesin Uji Bending2. Gerinda tangan3. Kacamata pelindung4. Jangka sorong5. Kaca pembesar6. Stamping7. Palu8. Kabel Daya

Gambar Kerja

Luasan yang harus digerinda pada face  transversal bend

Luasan yang harus digerinda pada root transversal bend

Langkah Kerja

1. Menyiapkan Spesimen

Menentukan Face dan Root pada material Ambil spesimen, gerinda pada permukaan yang akan diamati pada daerah weld metal, HAZ, dan

sedikit base metal. Panjang luasan yang digerinda sekitar 50 mm. Gerinda sudut-sudut spesimen sepanjang luasan di atas sehingga menentukan radius. Dalam menggerinda, pertama kali gerinda dengan batu gerinda kasar terlebih dahulu, setelah rata

baru digerinda dengan batu gerinda yang halus. Ulangi langkah diatas untuk seluruh spesimen.

2. Kodifikasi

Ambil stamping dan tandai tiap spesimen dengan kode sebagai berikut :

1. untuk spesimen face bend pertama2. untuk spesimen face bend kedua3. untuk spesimen root bend pertama4. untuk spesimen root bend kedua

3. Pengukuran Dimensi

Ambil spesimen ukur dimensinya Catat kode spesimen dan data pengukurannya pada lembar kerja Catat kode spesimen dan data pengukurannya pada lembar kerja

4. Penentuan diameter mandrel

Berdasarkan table spesimen tersebut diatas tentukan diameter mandrel yang akan digunakan

5. Pengujian pada mesin pengujian impact

Catat data mesin pada lembar kerja Ambil spesimen dan letakkan pada tempatnya secara tepat Setting beban dan berikan beban secara kontinyu Ambil spesimen dan amati permukaannya. Bila terdapat cacat, ukur dan catat pada lembar kerja

bentuk, dimensi, tempat dan jenis cacat. Sketsa juga gambar cacat pada lembar kerja. Ulangi langkah di atas untuk seluruh spesimen

6. Pembuatan Laporan

Pembuatan laporan di sini berupa laporan sementara yang didalamnya memuat :

Data peralatan pengujian Data material pengujian Data spesimen Data hasil pengujian, baik berupa grafik maupun besaran nominal

Data-data tersebut dimasukkan pada lembar kerja yang telah disediakan dan dimintakan pengesahannya kepada dosen yang bersangkutan.

Standard dimensi percobaan

1. Root Bend

Spesimen root transversal bend tampak atas dan samping

Pada percobaan kali ini menggunakan posisi Root bend. Tes ini menghasilkan retakan pada permukaan material dengan pajang retak 2.5mm. cacat ini masih dapat di bolehkan karena cacatnya tidak lebih dari 3mm yang telah di tulis dalam ASME IX. Retak tersebut diakibatkan karena adanya tegangan tarik yang terjadi dipermukaan material. Karena sambungan las pada root kurang baik maka retak seperti itu yang akan terjadi.

Tetapi pada material yang ROOT2 tidak mengalami retak pada permukaan. Seluruh permukaan masih bersih tampa adanya cacat yang terdapat disana .

Hal ini mungkin terjadi karena material tersebut memiliki kelenturan yang cukup tinggi dan masih di daerah elastisnya jadi belum mengalami deformasi plastis. Dan material tersebut pada waktu melakukan pengelasan di lakukan PWHT agar terjadi melambatan dalam pedinginan di daerah HAZ dan Weld metal agar tidak terbentuk martensit yang banyak dan tidak menjadi getas.

2. Face Bend

Spesimen face transversal bend tampak atas dan samping

Pada gambar di atas material Face 1 mengalami retak pada daerah tepi dari material. Dan mempunyai retak yang kecil-kecil di daerah sekitar tepi material. Dengan ukuran total dari seluruh retakan mencapai 6.7mm . Sedangkan cacat yang di perbolehkan dari aturan ASME IX adalah 3mm.Dan pada material kedua dari tes kelengkungan ini dengan menggunakan metode face band, di dapatkan timbulnya retak di permukaan material dengan pajang retakan mencapai 2.6mm. Maka specimen tersebut tidak lolos karena panjang retakan yang telah disetandarkan oleh ASME IX pada cacat permukaan maksimal hanya 3mm.

 Hasil Uji

Root 1 Root 2 dan Root 1 Gambar Transversal Root Band

Pada percobaan kali ini menggunakan posisi Root bend. Tes ini menghasilkan retakan pada permukaan material dengan pajang retak 2.5mm. cacat ini masih dapat di bolehkan karena cacatnya tidak lebih dari 3mm yang telah di tulis dalam ASME IX. Retak tersebut diakibatkan karena adanya tegangan tarik yang terjadi dipermukaan material. Karena sambungan las pada root kurang baik maka retak seperti itu yang akan terjadi.

Tetapi pada material yang ROOT2 tidak mengalami retak pada permukaan. Seluruh permukaan masih bersih tampa adanya cacat yang terdapat disana

.Hal ini mungkin terjadi karena material tersebut memiliki kelenturan yang cukup tinggi dan masih di daerah elastisnya jadi belum mengalami deformasi plastis. Dan material tersebut pada waktu melakukan pengelasan di lakukan PWHT agar terjadi melambatan dalam pedinginan di daerah HAZ dan Weld metal agar tidak terbentuk martensit yang banyak dan tidak menjadi getas

.Diameter mandrel = 50 mmNO Penandaan spesimen lebar tebal Hasil pengujian Keterangan

dan tipe bending (mm) (mm) Jenis cacatukuran cacat (mm) lokasi cacat kriteria

1 F1 263,3 10,3 - - - Lulus2 

 

R1 

 

283,7 

 

9,9 

 

crack 

 

1 

1,7

Weld metal 

Weld metal

Lulus 

 

       

1

 

 

Weld metal

 

 

 

Gambar spesimen hasil percobaan

keterangan :

BM = Base Metal WM  = Weld Metal HAZ = Heat Affective Zone ( Daerah pengaruh panas ) FL = Fussion Line ( Garis pembatas antara daerah WM dan HAZ )

Perilaku mekanik materialPengujian bending yang dilakukan pada suatu material padatan (logam dan nonlogam) dapatmemberikan keterangan yang relatif lengkap mengenai perilaku material tersebut terhadappembebanan mekanis. Informasi penting yang bisa didapat adalah:

a. Batas proporsionalitas (proportionality limit)Merupakan daerah batas dimana tegangan dan regangan mempunyai hubunganproporsionalitas satu dengan lainnya. Setiap penambahan tegangan akan diikuti denganpenambahan regangan secara proporsional dalam hubungan linier σ = Eε (bandingkandengan hubungan y = mx; dimana y mewakili tegangan; x mewakili regangan dan mmewakili slope kemiringan dari modulus kekakuan). Titik P pada Gambar 1.1 di bawah inimenunjukkan batas proporsionalitas dari kurva tegangan-regangan.

b. Batas elastis (elastic limit)Daerah elastis adalah daerah dimana bahan akan kembali kepada panjang semula bilategangan luar dihilangkan. Daerah proporsionalitas merupakan bahagian dari batas elastik ini.Selanjutnya bila bahan terus diberikan tegangan (deformasi dari luar) maka batas elastis akan

Gambar. Kurva tegangan-regangan dari sebuah benda uji terbuat baja ulet

terlampaui pada akhirnya sehingga bahan tidak akan kembali kepada ukuran semula. Dengankata lain dapat didefinisikan bahwa batas elastis merupakan suatu titik dimana tegangan yangdiberikan akan menyebabkan terjadinya deformasi permanen (plastis) pertama kalinya.Kebanyakan material teknik memiliki batas elastis yang hampir berimpitan dengan batasproporsionalitasnya.

c. Titik luluh (yield point) dan kekuatan luluh (yield strength)Titik ini merupakan suatu batas dimana material akan terus mengalami deformasi tanpaadanya penambahan beban. Tegangan (stress) yang mengakibatkan bahan menunjukkanmekanisme luluh ini disebut tegangan luluh (yield stress). Titik luluh ditunjukkan oleh titik Ypada Gambar 1.1 di atas.Gejala luluh umumnya hanya ditunjukkan oleh logam-logam ulet dengan struktur kristalBCC dan FCC yang membentuk interstitial solid solution dari atom-atom carbon, boron,hidrogen dan oksigen. Interaksi antara dislokasi dan atom-atom tersebut menyebabkan bajaulet eperti mild steel menunjukkan titik luluh bawah (lower yield point) dan titik luluh atas(upper yield point).Baja berkekuatan tinggi dan besi tuang yang getas umumnya tidak memperlihatkan batasluluh yang jelas. Untuk menentukan kekuatan luluh material seperti ini maka digunakan suatumetode yang dikenal sebagai Metode Offset. Dengan metode ini kekuatan luluh (yieldstrength) ditentukan sebagai tegangan dimana bahan memperlihatkan bataspenyimpangan/deviasi tertentu dari proporsionalitas tegangan dan regangan . Pada Gambar1.2 di bawah ini garis offset OX ditarik paralel dengan OP, sehingga perpotongan XW dankurva tegangan-regangan memberikan titik Y sebagai kekuatan luluh. Umumnya garis offsetOX diambil 0.1 – 0.2% dari regangan total dimulai dari titik O.Kekuatan luluh atau titik luluh merupakan suatu gambaran kemampuan bahan menahandeformasi permanen bila digunakan dalam penggunaan struktural yang melibatkanpembebanan mekanik seperti tarik, tekan bending atau puntiran. Di sisi lain, batas luluh iniharus dicapai ataupun dilewati bila bahan (logam) dipakai dalam proses manufaktur produk-

Gambar. Kurva tegangan-regangan dari sebuah benda uji terbuat dari bahan getas

produk logam seperti proses rolling, drawing, stretching dan sebagainya. Dapat dikatakanbahwa titik luluh adalah suatu tingkat tegangan yang:• Tidak boleh dilewati dalam penggunaan struktural (in service)• Harus dilewati dalam proses manufaktur logam (forming process)

d. Kekuatan bending maksimum Merupakan tegangan maksiumum yang dapat ditanggung oleh material sebelum terjadinyaKelengkungan benda. Nilai kekuatanbending maksimum σ uts ditentukan dari beban maksiumFmaks dibagi luas penampang awal Ao.(1.1)Pada bahan ulet tegangan maksimum ini ditunjukkan oleh titik M (Gambar 1.1) danselanjutnya bahan akan terus berdeformasi hingga titik B. Bahan yang bersifat getasmemberikan perilaku yang berbeda dimana tegangan maksimum sekaligus teganganperpatahan (titik B pada Gambar 1.2). Dalam kaitannya dengan penggunaan strukturalmaupun dalam proses forming bahan, kekuatan maksimum adalah batas tegangan yang samasekali tidak boleh dilewati.

e. Keuletan (ductility)Keuletan merupakan suatu sifat yang menggambarkan kemampuan logam menahandeformasi hingga terjadinya perpatahan. Sifat ini , dalam beberapa tingkatan, harus dimilikioleh bahan bila ingin dibentuk (forming) melalui proses rolling, bending, stretching, drawing,hammering, cutting dan sebagainya. Pengujian tarik memberikan dua metode pengukurankeuletan bahan yaitu:

f . Persentase perpanjangan (elongation)Diukur sebagai penambahan panjang ukur setelah perpatahan terhadap panjang awalnya.Elongasi, ε (%) = [(Lf-Lo)/Lo] x 100% (1.2)dimana Lf adalah panjang akhir dan Lo panjang awal dari benda uji.AUTS = Fg . Persentase pengurangan/reduksi penampang (Area Reduction)Diukur sebagai pengurangan luas penampang (cross-section) setelah perpatahan terhadap

luas penampang awalnya.Reduksi penampang, R (%) = [(Ao-Af)/Ao] x 100% (1.3)dimana Af adalah luas penampang akhir dan Ao luas penampang awal.

h. Modulus elastisitas (E)Modulus elastisitas atau modulus Young merupakan ukuran kekakuan suatu material.Semakin besar harga modulus ini maka semakin kecil regangan elastis yang terjadi padasuatu tingkat pembebanan tertentu, atau dapat dikatakan material tersebut semakin kaku(stiff). Pada grafik tegangan-regangan (Gambar 1.1 dan 1.2), modulus kekakuan tersebutdapat dihitung dari slope kemiringan garis elastis yang linier, diberikan oleh:

E = σ/ε atau E = tan α (1.4)

dimana α adalah sudut yang dibentuk oleh daerah elastis kurva tegangan-regangan. Moduluselastisitas suatu material ditentukan oleh energi ikat antar atom-atom, sehingga besarnya nilaimodulus ini tidak dapat dirubah oleh suatu proses tanpa merubah struktur bahan. Sebagaicontoh diberikan oleh Gambar 1.3 di bawah ini yang menunjukkan grafik tegangan-reganganbeberapa jenis baja

Gambar .Grafik tegangan-regangan beberapa baja yang memperlihatkan kesamaanmodulus kekakuan

BAB IIMETODOLOGI1. Material 1 Spesimen uji bending untuk face transversal bend ( 2 buah ) 2. Spesimen uji bending untuk root transversal bend ( 2 buah ) 3. Batu gerenda kasar ( 1 buah ) 4. Batu gerenda halus ( 1 buah )

2. Peralatan  1. Mesin Uji Bending 2. Gerinda tangan  3. Kacamata pelindung 4. Jangka sorong  5. Kaca pembesar 6. Stamping 7. Palu 8. Kabel daya 9. Gambar Kerja

Analisa Hasil Pengujian

Spesimen 1 (F1)

Spesimen 1 dengan metode face bending, tidak mengalami cacat. Maka spesimen 1 di nyatakan lulus untuk pengujian bending dan kualitas pengelasannya dapat di katakan baik.

Spesimen 2 (R1)

Spesimen 2 dengan metode root bending, mengalami cacat pada daerah weld metal. Jenis cacatnya  yaitu open/crack dan  ukurannya  yaitu 1,7 mm,1mm,dan 1mm.Pada pengujian spesimen 2 dengan menggunakan metode root bend ini di nyatakan lulus karena jumlah ukuran cacat dari spesimen tersebut kurang dari  kriteria kelulusan yang di tetapkan yakni jumlah semua ukuran cacat < 10 mm (AWS).

KESIMPULAN

Pada material yang di las, dan dilakukan uji langkung itu untuk mengetahui keuletan dari daerah las-lasan terutama daerah HAZ. Karena pada daerah ini merupakan daerah yang sangat kritis dan terekspose panas yang cukup tinggi. Yang sering terbentuk martensit pada daerah itu. Dan uji bending itu untuk mengtahui kekeuatan dari sambungan dari las-lasan.  Dari analisa hasil percobaan dapat diambil kesimpulan bahwa kedua spesimen dinyatakan lulus. Pada spesimen kedua yang di uji dengan mnggunakan metode root bend dinyatakan lulus karena jumlah ukuran cacat pada spesimen tersebut setelah di uji tidak melebihi kriteria kelulusan.