## Rancang Bangun Alat Uji Impak Metode Charpy
Amud Jumadi 1 , Budi Hartono 1 , Gatot Eka Pramono 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor Corresponding author : Amudjumadi91@gmail.com
Abstrak :  Suatu  Pengujian  untuk  mengukur  ketahanan  bahan  terhadap  beban  kejut,  dilakukan  pengujian  impak. Pengujian impak mensimulasikan hasil kondisi uji  impak matrial AISI 1025 dengan metode charpy yang dirancang dengan  menggunakan  standar  American Society  for Testing and  Materials  ASTM E23-07a. Berdasarkan kontruksi perancangan  beban  pendulum,dan  perhitungan  kekuatan  kontruksi  dengan  beban  yang  diterima  AISI  1025  Pada mesin uji impak charpy yang dirancang dengan beban pendulum 100 N dan daya motor dalam menaikan pendulum 132,57  W.  Dengan  kekuatan  impak  maksimal  39,87  J.Berdasarkan  data  pada  alat  uji  impak  charpy  diatas  didapat hasil dari setiap matrial diperoleh energi yang diserap maksimal 39,87 J, harga impak 0,498 J/m2 dan gaya pendulum 62,22 N.
Kata Kunci : AISI 1025, ASTM E23-07a, Impak Charpy,

## 1. PENDAHULUAN
Mesin  in  alat  uji  Impak  merupakan  mesin  untuk pengujian  dan  mengukur  ketahanan  bahan  terhadap beban  kejut.  Sebelum  desain  tersebut  dibuat  nyata, material  harus  diuji  terlebih  dahulu.  Hal  ini  agar konstruksi  dinyatakan  aman  untuk  operasional manusia.Kepekaan  terhadap  patah  getas  adalah masalah besar pada kontruksi baja.[1] Bila patah getas ini  terjadi  pada  baja  dengan  daya  tahan  rendah, patahan  tersebut  dapat  merambat  dengan  kecepatan sampai  2000  mm  /detik,  yang  dapat  menyebabkan kerusakan  dalam  waktu  yang  sangat  singkat.Untuk menilai ketahanan  material terhadap patah getas perlu adanya  pengujian  yang  juga  mempertimbangkan faktor-faktor dinamis yang dapat mempengaruhi patah getas  antara  lain  kecepatan  regang,  takik,  tebal  pelat, tegangan  sisa  dan  lain-lain.  Ketangguhan  (impak) merupakan  ketahanan  bahan  terhadap  beban  kejut. Inilah  yang  membedakan  pengujian  impak  dengan pengujian  tarik  dan  kekerasan  dimana  pembebanan dilakukan  secara  perlahan-lahan.  Pengujian  impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan  transportasi  atau  konstruksi  dimana beban  tidak  selamanya  terjadi  secara  perlahan-lahan melainkan datang  secara tiba- tiba.Untuk  menampung hal-hal  dinamika  ini  perlu  pengujian  dalam  skala besar,  baik  jumlah  maupun  dimensinya.  Tetapi dipandang  dari  sudut  ekonomi  hal  ini  tidak  mungkin dilakukan.  Karena  itu,  dibuat  pengujian  dalam  skala kecil  yang distandarkan  yang disebut pengujian takik. Dalam  pernacangan  uji  impak  yang  sebelumnya pengangkatan  pendulum  masih  masih  secara  manual sedangkan  rancang  bangun  yang  akan  di  buat  beban pendulum  akan  diangkat  dengan  menggunakan  motor penggerak.Pengujian yang dilakukan dalam skala kecil pada  umumnya  adalah  uji impact Charpy.  Hasil  dari pengujian impak sendiri nantinya akan dapat diketahui tingkat kegetasan dan harga impak material.

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  dilakukan  dengan  beberapa tahapan yang ditunjukan sebagai berikut:

## Desain perancangan mesin uji impak
Desain  perancangan  alat  uji  impak  metode charpy  ini  terbagi  dari  beberapa  komponen  – komponen part yang  dimanasebelumnya  dilakukan dengan parameter desain, parameter desain
Gambar 2 desain perancangan mesin alat uji impak
Keterangan gambar adalah sebagai berikut:
1. Pendulum  :Berfungsi  untuk  sebagai  pembentur terhadap benda spesimen
2. Dudukan spesimen : berfungsi sebagai dudukan spesimen pada waktu pengujian
3. Rangka :berfungsi sebagai bagian penahan atau penopang terhadap  beban  yang terjadi. Rangka terdiri  dari  dua  bagian  pokok,yaitu:  batang tiang  penahan  dan  alas  tiang  penahan.  Pada batang  rangka  harus  mampu  menahan  beban dari poros dan pendulum.
4. Batang pendulum : Sebagai penyangga pendulum
5. Poros  :berfungsi  sebagai  tumpuan  pendulum dan  dihubungkan  dengan  bantalan.Poros  yang digunakan  harus  mampu  menahan  beban  yang terjadi  pada  pendulum.  Pemilihan  poros  juga memperhitungkan  kekuatan  material  (σ)  dan nilai defleksi (V max ).
6. Indikator : Indikator pada alat uji impak Charpy ini terdiri terdiri dari dua jarum penunjuk.Jarum penunjuk  yang  pertama  dihubungkan  dengan putaran  poros  berfungsi  untuk  membaca  besar
sudut  pendulum  sebelum  diayunkan  (α),  dan yang  kedua  untuk  membaca  besar  sudut pendulum setelah mematahkan spesimen (β). 7. Sproket :Rantai roda berfungsi untuk meneruskan  putaran  mesin  dari  counter  shaft transmisi  ke  roda  belakang  sehingga  roda belakang berputar dan mendorong laju kendaraan.
8. Bantalan  :Bantalan  berfungsi  untuk  menumpu poros  agar  poros  dapat  bergerak  tanpa mengalami  gesekan  yang  berlebihan.  yang lebih  tinggi  kecepatan  yang  dialami  poros  saat pendulum bergerak.
9. Motor  penggerak  :  Motor  listrik  merupakan perangkat  elektromagnetis  yang  mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berfungsi untuk mengangkat pendulum.

## 3. HASIL DAN BAHASAN
Perhitungan berat pendulum berat W   = E/h =11 J/110 mm
=11 J /0,11 m =100 N Didapat berat pendulum 100 N W = m.g m = W/g = 100 N / 9,81m/s = 10,20 kg
Massa pendulum 10,20 kg Depleksi pada batang pendulum
Perhitungan dan pemilihan poros :
Panjang poros : 400 mm Diameter poros : 30 mm Bahan : ST 44-2 Kekuatan Mulur   : 265 Mpa Kekuatan tarik : 440 Mpa Tegangan lentur   : 280 Mpa Momen lentur : 742,20 Mpa
Tegangan geser ( 𝜏 ) akibat torsi

## Pemilihan dan perhitungan sproket dan rantai
Kecepatan : 5 Rpm Diameter sproket kecil  : gigi 11 Diameter sproket besar   : gigi 20 Pusat sproket C
: nomer 40
Jarak rantai : 0,5 inch
Berdasarkan  pada  pedoman  perancangan  dan pemilihan  jaran  antara  pusat  sproket  C  sebaiknya diantara selang 30 – 40 kali picth.
Menentukan ukuran sproket:
Panjang  Sproket  standar  menghasilkan  jarak  antara pusat sproket:

## Pemilihan dan perhitungan motor
Berat  keseluruhan  pendulum,batang  pendulum dan  busing  yaitu  19  kg  di  pengaruhi  oleh  grafitasi dengan persamaan.
Diasumsi dalam menaikan pendulum
memperlukan  waktu  10  detik  dan  ketinggian  90 0 dengan  kecepatan  5  Rpm  maka  didapat  dengan persamaan :

## Pengujian data hasil uji impak
Uji spesimen dengan matrial baja nako ketebalan 10 mm harga impaknya adalah
 Energi yang diserap
Dengan melakukan
pengujian spesimen keterulangan  normalisasi  mesin  uji  impak  dengan ketebalan 10 mm Nilai Impak baja S235 Ketebalan 10 mm (J/mm²)
Dari  hasil  perhitungan  dan  tabel  diatas  energi yang  diserap  dan  harga  impak  dengan  ketebalan  10 mm dalam grafik sebagai berikut :
Gambar 3 Grafik Nilai Energi yang diserap spesimen ketebalan 10 mm
Gambar 4 Grafik Harga Impak spesimen ketebalan 10 mm
Gambar 5 Grafik Nilai Energi yang diserap dan Harga Impak Pada baja Nako ketebalan 10 mm
Dari  hasil  perhitungan  dan  grafik  diatas  energi yang diserap  minimum 22,04 J dan  maksimal  39,87 J dengan  Harga  impak  minimum  0,276  J/mm 2 dan maksimum  0,498  J/mm 2 dengan  nilai  rata  rata  Energi yang diserap 33,68 J dan Harga Impak 0,421 J/mm 2

## KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan pengujian,maka  dapat  di  ambil  dari  beberapa kesimpulan yang diperoleh,antara lain:
1. Diperoleh  dari  perhitungan  dan  pengujian  alat  uji impak  metode  Charpy  pada  bahan  baja  dengan beban  pedulum  100  N  dan  daya  motor  yang
dibutuhkan  pada  waktu  menaikan  pendulum 132,57 Watt atau atau 1,5 hp Dengan Energi  yang diserap  maksimal  39,87  Joule,  harga  impak maksimal  0,498  J/mm2  dan  gaya  pendulum  62,22 N dengan menggunakan standart American Society for Testing and Materials (ASTM), yaitu ASTM E 23  -  07a  Hasil  pengujian  terhadap  rancangan  alat uji  impak  menunjukkan  bahwa  alat  uji  telah memenuhi  aspek  keterulangan  dalam  pengujian, meskipun  dengan  ketebalan  spesimen  yang berbeda-beda dengan jenis bahan yang sama.
2. Diperoleh dari perhitungan  bahwa  berat pendulum keseluruhan 18,9 Kg dan panjang batang pendulum 1100 mm. Panjang poros 400 mm,dengan diameter
30  mm  dan  Tegangan  normal  yang  diizinkan dengan  faktor  Keamanan  88,4  N/m2,diameter sproket kecil 11 gigi,diameter sproket besar 22 gigi dengan  panjang  rantai  56  pitch  dan  jarak  antara pusat  sproket  20,2  Pitct  hingga  aman  untuk digunakan.

## Saran
Saran yang disampaikan untuk pengembangan penelitian selanjutnya  adalah: 1. Dalam penelitian selanjutnya diharapkan modifikasi  lebih  lanjut  mengenai    konstruksi pendulum dengan penambahan beban massa untuk meningkatkan  energi yang dihasilkan pada alat uji impak Charpy.
2. Dalam penelitian
selanjutnya
diharapkan modifikasi  lebih  lanjut  mengenai  konstruksi pengereman pergerakan pendulum untuk meningkatkan faktor safety.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Fajar  ismail,  Tugas  akhir  Rancang  bangaun  alat
uji impak,Semarang 2012
[2]  Sonawan,  Hery.  Perancangan  Elemen  Mesin. Alfabeta. Bandung. 2010.
[3]  Elemen Mesin,karangan Kiyokatsu Suga diterjemahkan Sularso. (1980)
[4] George  E.Dieter,Mechanical  Metallurgy,Thrid Edition
[5]  Benny  Putranto,Perancangan  alat  uji  impak Charpy  untuk  matrial  komposit  berpenguat  serat alam,Surakarta 2011
[6] Machine Design,R.S Khurmi.JK Gapta 1980
[7]  E.P.  Popov  dan  Zainul  Astamar.  Mekanika
Teknik ( Mechanics of Material ).Jakarta: Erlangga, 1994
[8]  Ridwan  Jaelani,  Rancang  Bangun  Konstruksi meja CNC Plasma Cutting Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor, 2015