< Previous 45 Teknologi Dasar Otomotif Penyelesaian Tegangan tarik (t): Menggunakan rumus Bach-Schule, besarnya regangan: (untuk tembaga n = 1,08-1,1 dan diambil n = 1,1) Perpanjangannya (Lu-Lo): D. Tegangan Patah 1. Pengertian Tegangan Patah Apabila batang dalam pemakaian pada kontruksi dibebani gaya luar melebihi kekuatan bahan itu sendiri tentu akan mengalami kerusakan, seperti memanjang, memendek, melengkung, dan patah atau pecah. Pembebanan harus diperhitungkan oleh perencana kemudian dibandingkan dengan tegangan yang diizinkan. Besarnya tegangan ini dari suatu bahan semata-mata tergantung dari kekuatan bahan. Pada beban Tarik, batang akan putus setelah memanjang dan mengalami pengecilan penampang. Pada beban tekan batang akan pecah 46 Teknologi Dasar Otomotif setelah mengalami pemendekan dan pembesaran penampang karena tidak mampulagi menahan tekanan. Sama halnya pada beban puntiran dan berbolak-balik, pada beban tekukan batang akan patah setelah lapis, atas mengalami pemanjangan dan pemindahan pada lapisan bawa Batang akan mempunyai kemungkinan patah apabila beban maksimum dilampaui. Tegangan yang terjadi pada beban maksimu merupakan batas tegangan patah. Tegangan patah adalah beban ma! simum yang menyebabkan patah dibagi dengan luas penampang batang. Tegangan patah kemungkinan dapat terjadi berada di bawah hargah tegangan pada beban maksimum. Untuk menjelaskan tegangan patah ini dapat dimisalkan pada diagram tarik berikut ini. Pada garis 0-a, regangan sebanding dengan tegangan. Garis ini juga disebut garis modulus dan sudut yang terbentuk dengan garis mendatar disebut sudut modulus. Makin besar sudut modulus berarti bahan makin keras dan regangannya makin kecil. Sebaliknya, makin kecil sudut modulusnya makin lunak dan regangannya lebih besar. Titik a adalah batas proporsional (batas kekenyalan). Tegangan di titik a dinamakan tegangan kenyal atau tegangan proporsional pr. Tegangang diizinkan berada sebelum mencapai titik a. Garis a-b batang mendapat perpanjangan tetap dan tidak mampu lagi kembali ke panjang semula walaupun beban dilepaskan (batang mengalami deformasi plastis). Pada batas proporsional, batang masih dapat kembali ke 47 Teknologi Dasar Otomotif panjang semula (batang mengalami deformasi elastis). Setelah titik b, tegangan mendadak turun dan sedikit naik kembali. ncangan ini berlangsung beberapa kali. Gejala ini disebut pelumer(jaris b-b,). Tegangan di titik b disebut batas lumer atau batas renggang lu Karena batang mengecil pada waktu pembebanan dan memanjang setelah beban maksimum sampai batang putus. Jadi, batang panjang sampai patah bersamaan dengan turunnya tegangan sampai nol. Mulai titik b2 bahan tidak memiliki kekuatan untuk menahan beban apapun clan sampai di titik c batang patah. Tegangan titik c disebut tegangan patah B. Tegangan patah B = tegangan patah (kgf/m2) FB = gaya terbesar paa saat patah (kgf) Au = luas penampang terkecil pada saat patah (m2) 2. Klasifikasi Baja Berdasarkan pada Tegangan Patah Sifat teknik dari baja terutama ditentukan oleh banyaknya kadar karbon. Makin besa kadar karbonya makin besar pula kekerasanya dan kekuatannya makin besar untuk gaya tarik. Sebagai gambaran klasifikasi baja berdasarkan tegangan patah atau kekuatan baja itu dapat kita lihat dalam tabel berikut ini. 48 Teknologi Dasar Otomotif Tegangan patah dan tegangan lumer dari berbagai jenis baja Jenis baja Sistem HCNN Sistem AISI Tegangan patah/tarik (kgf/m2) Tegangan Lumer (kgf/m2) Baja Baja Baja Baja Baja Baja Baja tuang Baja tuang Baja tuang Baja tuang Baja tuang Baja tuang kelabu Baja tuang kelabu Baja tuang kelabu Baja tuang kelabu Baja tuang liat Baja tuang liat Baja tuang liat Baja tuang liat Baja tuang tempa Baja tuang tempa Baja panduan Baja kromium nikel Baja mangan Baja nikel Baja kromium molibdenum Baja kromium molibdenum Baja nikel molibdenum Baja nikel molibdenum Baja kromium Baja nikel kromium molibdenum Baja nikel kromium molibdenum St.34 St.37 St.41 St.50 St.60 St.70 Stg.38 Stg.45 Stg.52 Stg.60 Stg.70 Bt.14 Bt.18 Bt.22 Bt.26 VCN 15 C 1008 C 1015 C 1025 C 1035 C 1045 C 1060 90-65-02 80-60-05 60-45-15 80-60-00 32510 35018 A 3140 A 1350 A 2317 A 4119 A 4140 A 4615 A 4640 A 5140 A8620 A8640 3,4.107 3,7.107 4,1.107 5,0.107 6,0.107 7,0.107 3,8.107 4,5.107 5,2.107 6,0.107 7,0.107 1,4.107 1,8.107 2,2.107 2,6.107 (6,7-7,4)107 (6,0-6,7)107 (4,6-5,3)107 (6,0-6,7)107 3,5.107 3,7.107 7,0.107 7,0.107 5,2.107 6,4.107 7,3.107 5,8.107 7,0.107 7,7.107 8,8.107 1,9.107 2,2.107 2,3.107 2,7.107 3,0.107 3,5.107 1,8.107 2,2.107 2,6.107 3,0107 3,8.107 6,0.107 7,0.107 8,0.107 9,0.107 (4,9-5,3)107 (4,6-5,9)107 (3,5-4,2)107 (4,6-5,3)107 2,3.107 2,5.107 4,5.107 4,3.107 4,2.107 3,6.107 5,6.107 3,9.107 6,1.107 4,9.107 6,2.107 49 Teknologi Dasar Otomotif Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa besi/baja dengan tegangan patah yang lebih tinggi berarti memiliki kekerasan yang lebih besar. Besi/baja yang memiliki tegangan lumer yang lebih tinggi diklasifikasikan sebagai bahan yang memiliki keuletan atau elastisitas yang lebih tinggi. Tegangan Lengkung/bengkok Tegangan lengkung adalah tegangan yang diakibatkan karena adanya gaya yang menumpu pada titik tengah suatu beban sehingga mengakibatkan benda tersebut seakan-akan melengkung. Untuk lebih jelasnya dapat diuraikan sebagai berikuti : Pada sistem gaya berikut ini batang akan menderita tegangan yang disebabkan oleh gaya F, Tegangan tersebut dinamakan tegangan lengkung atau tegangan bengkok. contohnya, pada poros-poros mesin dan poros roda yang dalam keadaan ditumpu, gerakan rocker arm pada mekanisme katup.Gambar berikut ini menunjukkan tegangan lengkung atau bengkok yang terjadi. Sedangkan rumus untuk tegangan lengkung ini adalah : F = Ra + Rb = dimana: = Tegangan lengkung/bengkok Mb = momen lengkung/momen bengkok Wb = momen tahanan lengkung/bengkok Momen lentur pada berbagai balok yang dibebani Momen lentur = Gaya dikalikan Jarak Mb = F . l 50 Teknologi Dasar Otomotif Balok yang dibebani dengan gaya tunggal Dijepit pada satu sisi Diletakkan pada 2 tumpuan Dijepit pada kedua sisi Mb = F . l Mb = Mb = Besarnya tegangan lentur tergantung dari : Besar gaya atau cara Pembebanan Panjang lengan tuas Cara penjepitan lengan tuas Bentuk dan besarnya penampang balok Balok yang dibebani muatan terbagi rata Dijepit pada satu sisi Diletakkan pada 2 tumpuan Dijepit pada kedua sisi 51 Teknologi Dasar Otomotif Momen tahanan Wb = Momen tahanan = Simbol-simbol : σb = Tegangan puntir (N/mm2) σbiz = Tegangan puntir yang diizinkan (N/mm2) Mb = Momen lentur (Nm, Ncm) Wb = Momen tahanan (cm3) F = Gaya (N) I = Panjang lengan (m), (cm) Kekuatan bahan dihitung dari tegangan lentur, karenanya momen tahanan harus dihitung untuk penampang balok yang diberikan. Momen tahanan dihitung dari besar dan bentuk penampang balok serta dari kedudukan terhadap sumbu lentur. Gontoh : Momen tahanan aksial Wb, sumbu lentur X - X jatuh tetap pada lintasan netral. Untuk penampang sederhana maka momen tahanan aksial dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : 52 Teknologi Dasar Otomotif Untuk profil standar harga momen tahanan diambil dari tabel-tabel. Tegangan lentur = Tegangan Lentur = Tegangan lentur dihitung dari momen lentur, cara pembebanan dan momen tahanan dari penampang balok yang tersedia. Pada perhitungan momen tahanan sumbu lentur harus diperhatikan dan ia terletak tegak lurus pada arah gaya dan ditandai dengan X---X atau Y---Y. Contoh: Sebuah baja strip St 330 B ukuran 25 x 5 mm dijepit pada satu sisi. Gaya yang membebaninya sebesar 200 N terletak 150 mm dari ujung jepit. Berapa besar tegangan lentur, jika baja strip ini dijepit pada penampang lintang ? c. Rangkuman 3 Tegangan (stress) secara sederhana dapat didefinisikan sebagai gaya persatuan luas penampang. F : (N/mm2, N/m2) F : gaya (N) A : luas penampang (mm2, m2) Macam-macam tegangan dasar adalah tegangan tarik, tegangan geser, tegangan tekan, tegangan lengkung, tegangan puntir a. Tegangan tarik (σt) : tegangan akibat gaya Tarik b. Tegangan tekan ( ) : tegangan akibat gaya tekan 53 Teknologi Dasar Otomotif c. Tegangan geser ( ) : tegangan akibat gaya geser. d. Tegangan lengkung ( ) : tegangan akibat gaya lengkung(bengkok) e. Tegangan puntir ( ) : tegangan akibat gaya puntir d. Tugas 3 Membuat makalah tentang tegangan, dan dipresentasikan e.Tes formatif 1. Sebutkan macam-macam tegangan dasar dan jelaskan! 2. Batang dengan diameter 30mm ditegangkan dengan gaya 60kN. Hitung tegangan yang terjadi serta jenis tegangannya! 3. Tiang dengan alas persegi dengan panjang sisi s = 80mm diberi tekanan sebesar 80kN. Hitung tegangan yang terjadi serta jenis tegangannya! 4. Sebuah balok profil I kecil dijepit pada salah satu sisi, dibebani pada jarak 600 mm dari ujung iepit. Sebagai tegangan lentur yang diizinkan adalah 70 N/mm2' Berapa besar momen bengkok dan momen tahana bengkoknya? e. Kunci jawaban 1. Macam-macam tegangan dasar adalah tegangan tarik yang diakibatkan gaya tarik, tegangan geser yang diakibatkan gaya geser, tegangan tekan yang diakibatkan gaya tekan, tegangan lengkung yang diakibatkan gaya lengkung, tegangan puntir yang diakibatkan gaya puntiran 2. 54 Teknologi Dasar Otomotif 3. 4. Mb = F. L = 15000 N . 60 cm = 900 000 Ncm Wb = = = 128 cm3 Next >