Uji tarik adalah uji di mana gaya diterapkan ke spesimen material secara bertahap dan mengalami ekstensi (baca: perpanjangan). Prosesnya bisa dilanjutkan sampai spesimen terbagi menjadi dua bagian dan pengujian ini disebut pengujian destruksi (baca: bersifat merusak). Pengujian ini biasanya dilakukan menggunakan mesin uji universal yang dapat diterapkan baik dengan gaya tarik atau gaya tekan ke spesimen dalam langkah-langkah kecil yang diukur secara akurat. Standar Inggris 18 memberikan prosedur standar untuk pengujian semacam itu. Uji spesimen suatu bahan dibuat dengan bentuk standar dan ukuran serta dua benda uji khas ditampilkan pada Gambar 1. Hasil uji tarik dapat diplot pada grafik beban / ekstensi dan grafik tipikal untuk spesimen baja ringan ditunjukkan pada Gambar 2
(i) Antara A dan B adalah wilayah di mana Hukum Hooke berlaku dan tegangan secara langsung sebanding dengan regangan. Gradien AB adalah digunakan saat menentukan modulus elastisitas young.
(ii) Titik B adalah batas proporsionalitas dan merupakan titik di mana tegangan tidak lagi sebanding dengan regangan saat beban diterapkan
(iii) Titik C adalah batas elastis dan benda uji dibebani pada titik ini yang secara efektif akan kembali ke panjang aslinya saat beban dilepas, yaitu ekstensi/perpanjangan permanen dapat diabaikan.
(iv) Titik D disebut titik luluh (yiled point) dan pada titik ini ada ekstensi (perpanjangan) tiba-tiba ke J, dengan tidak ada peningkatan beban. Tegangan luluh dari material dinyatakan:
Tegangan luluh = Beban dimana luluh mulia terjadi/ luas penampang melintang mula-mula
Tegangan luluh memberikan indikasi tentang keuletan material.
(v) Untuk baja ringan, perpanjangan sampai titik J sekitar 40 kali lebih besar dari ekstensi sampai ke titik B.
(vi) Segera setelah melewati titik J, regangan material mengeras, di mana kemiringan kurva ekstensi beban sekitar 1/50 kemiringan kurva dari A ke B, untuk material seperti baja ringan.
(vii) Antara titik D dan E, ekstensi terjadi di seluruh panjang yang diukur pada spesimen.
(viii) Titik E memberikan beban maksimum yang dapat diaplikasikan pada spesimen dan digunakan untuk menentukan kekuatan tarik ultimate (Ultimate Tensile Strength /UTS) dari spesimen (sering disebut kekuatan tarik)
UTS = Beban Maksimum / luas penampang melintang mula-mula
(ix) Antara titik E dan F, luas penampang melintang spesimen berkurang, biasanya sekitar setengah dari kedua sisi ujungnya, dan pinggang atau
leher terbentuk sebelum patah.
Persentasi Pengurangan Luas = (Luas penampang mula-mula – luas penampang akhir) x 100% / luas penampang mula-mula
Persentase pengurangan luas penampang memberikan informasi tentang kelenturan material. Nilai tegangan di titik F lebih besar dari pada di titik E karena meskipun beban pada spesimen berkurang dengan bertambahnya ekstensi (perpanjangan), luas penampang juga berkurang.
(x) Titik F disebut titik dimana spesimen patah.
(xi) Jarak GH disebut elongasi (perpanjangan) permanen dan dirumuskan:
Elongasi Permanen = Pertambahan panjang selama pengujian x 100 %/ panjang mula-mula
Titik K dikenal sebagai titik luluh atas (upper yield point). Ini terjadi karena eksperimen beban konstan, seperti saat mesin uji tarik hidrolik digunakan. Hal itu tidak terjadi untuk percobaan noda yang konstan, seperti ketika Tensometer Hounsfield digunakan.
Soal 1.
Uji tarik dilakukan pada spesimen baja ringan dengan panjang terukur 40 mm dan luas penampang 100 mm2. Hasil yang diperoleh untuk spesimen sampai dengan titik luluhnya diberikan di bawah ini:
Beban (kN) 0 8 19 29 36
Perpanjangan (mm) 0 0,015 0,038 0,06 0,072
Beban maksimum yang dibawa oleh spesimen adalah 50 kN dan panjangnya setelah patahan adalah 52 mm.
Tentukan:
(a) modulus elastisitas,
(b) kekuatan tarik ultimat,
(c) persentase perpanjangan baja
Penyelesaian:
(a) Modulus Elastisitas Young = ?
Gradien Garis lurus = BC/ AC = 25.000/0,05 x 10-3 = 500 x 106 N/m
Modulus Elastisitas Young = Gradien Grafik x (L/A), dimana:
L = 40 mm (panjang terukur) = 0,04 m
A = 100 mm2 = 100 x 106 m2
Modulus Elastisitas Young = 500 x 106 N/m x (0,04/100 x 10-6)
= 200 x 109 Pa = 200 GPa
(b) UTS = ?
UTS = Beban maksimum / luas penampang mula-mula
UTS = 50.000 N/100 x 10-6 m2 = 500 x 106 Pa = 100 MPa
(c) Persentase Perpanjangan = ?
Persentase Perpanjangan = (pertambahan panjang/ panjang mula2) x 100%
= (52 – 40) x 100% /40 = (12/40) x 100% = 30%
Referensi: Mechanical Engineering Principle – John Bird and Carl Ross
Taufiqur Rokhman 