Artikel Teknik Mesin dan Manufaktur
Pengembangan alat uji impak charpy di bagian pengereman, berat pendulum, dan skala ukur pada mesin impak charpy di Laboraturium Teknik Mesin Unhasy
Budy Prasetyo Adi 1* , Mochammad Arif Irfa ’ i 2 , Mohammad Munib Rosadi 3
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Hasyim Asy ’ ari 1,3
Jl. Irian Jaya 55 Tebuireng Tromol Pos IX Jombang Jatim Telp. (0321) 861719 (Hunting), 864206, 851396, 874685 Fax. 874684
Corresponding author. adi.sajalah.ap@gmail.com

## Abstract
The impact test is a test to determine the strength of the material when receiving a load constantly  or  suddenly.  The  previous  tool  did  not  suited  to  the  test  requirements,  so  it required  the  development  of  the  pendulum  weight  sector,  the  measuring  scale,  and  the addition of a braking system. Therefore, this research was carried out for the development of previous tools so that the test tools could meet the requirements and the testing of the tools using ST 41 and ST 60 carbon steel specimens. This research is a research and development study  using  ADDIE  (analysis,  design,  development,  implementation,  and  evaluation)  as  a reference  in  conducting  research.  The  development  of  the  tool  focuses  on  the  pendulum weight to 10.2 kg, replacing the measuring scale and adding a braking system that uses disc brakes.  The  results  of  the  expert  validation  questionnaire  got  a  score  of  72.63%,  the  small respondent  data  questionnaire  got  a  score  of  83%  and  the  large-scale  respondents  got  a score of 85%. This shows that the tool gets a decent score. The results of the performance test of the tool using ST 41 carbon steel with an average impact price of 1.02302732 J / mm and carbon steel ST 60 with an average impact price of 1.2422299 J / mm. This study shows that there  is  an  average  difference  in  the  impact  price  between  ST  41  carbon  steel  and  ST  60 carbon steel as indicated by the Sig. (2-tailed) value of 0.484 using independent sample test T-test data processing.
Keywords : Impact Test, Charpy Method, ASTM E23, Steel ST 41 and Steel ST 60.

## Abstrak
Pengujian  impak  merupakan  suatu  pengujian  untuk  mengetahui  besar  kekuatan  bahan material  disaat  menerima  beban  secara  konstan  atau  tiba-tiba.  Alat  sebelumnya  belum memenuhi  syarat  pengujian  maka  diperlukan  pengembangan  pada  sektor  berat  pendulum, skala  ukur  dan  ditambahkanya  sistem  pengereman.  Maka  dari  itu  dilakukan  penelitian  ini untuk pengembangan alat sebelumnya agar alat uji bisa memenuhi syarat dan pengujian alat menggunakan  spesimen  baja  karbon  ST  41  dan  ST  60.  Penelitian  ini  merupakan  penelitian pengembangan  atau research dan development dengan  menggunakan  ADDIE (analysis, design,  development,  implementation  dan  evaluation) sebagai  acuan  dalam  pengerjaan penelitian. Pengembangan alat menitik beratkan pada pada berat pendulum menjadi 10,2 kg, mengganti skala ukur dan penambahan sistem pengereman  yang menggunakan rem cakram. Hasil  angket  validasi  ahli  mendapatkan  skor  72,63%,  angket  data  responden  kecil mendapatkan  skor  83%  dan  responden  skala  besar  mendapatkan  skor  85%.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  alat  mendapatkan  nilai  layak.  Hasil  uji  kinerja alat  menggunakan baja karbon ST 41 dengan hasil rata-rata harga impak 1,02302732 J/mm  dan baja karbon ST 60 dengan  hasil  rata-rata  harga  impak  1,2422299  J/mm.  Penelitian  ini  menunjukan  bahwa adanya perbedaan rata-rata dari harga impak antara baja karbon ST 41 dengan baja karbon ST 60  yang  ditunjukan  dari  nilai Sig .(2- tailed )  0,484  menggunakan  pengolahan  data  uji  T
independent sample test.
Kata kunci: Uji Impak, Metode Charpy , ASTM E23, Baja ST 41 dan Baja ST 60.

## Pendahuluan
Semakin  bertambahnya  kebutuhan akan  material  terutama  logam  dalam  dunia perindustrian,  besi  dan  baja  merupakan salah  satu  kebutuhan  yang  mendasar  untuk sebuah  kontruksi  dengan  berbagai  macam sifat  mekanik  yang  dibutuhkan  oleh  suatu material  ialah  berdeba-beda.  Sifat  mekanik meliputi kekerasan, keuletan dan ketangguhan  [1],  maka  banyak  metode untuk  menguji  sifat  mekanik  yang  dimiliki oleh  material  tersebut.  Pengujian  impak merupakan salah satu metode yang digunakan  untuk  mengetahui  kekuatan, kekerasan  dan  keuletan  suatu  material dimana  pengujian  impak  dilakukan  dengan cara  pembebanan  secara  tiba-tiba  dengan syarat  dan  ketentuan.  Pengujian  impak memiliki 2 metode dalam proses pembebanan,  yang  pertama  metode charpy merupakan  proses  pembebanan  spesimen secara horizontal dengan takikan membelakangi  arah  laju  pendulum  pada metode charpy memiliki  ketentuan  untuk ukuran  spesimen  yaitu  55  x  10  x  10  mm dan  spesimen  memiliki  takikan  dengan sudut  45˚  dan  yang  kedua  metode  izod merupakan  proses  pembebanan  spesimen secara  vertikal  dengan  takikan  menghadap searah  laju  pendulum  pada  metode  izod memiliki  ketentuan  ukuran  spesimen  yaitu 75  x  10  x  10  mm  dan  spesimen  memiliki takikan dengan sudut 45˚ [2]. Dengan hasil dari  pengujian  impak  akan  mempermudah dalam mengetahui kekuatan, kekerasan dan keuletan  bahan  material  yang  ditujukan pada sebuah kontruksi.
Banyak  telah  meriset  penelitian mesin  uji  impak charpy untuk  pengujian material  kompositberpenguat  serat  alam (naturalfibre) dengan  kekuatan  impact maksimal  130  Joule  berdasarkan  standart American Society for Testing and Materials (ASTM),  yaitu  ASTM  D  5942-96  dan ASTM  D  6110-97  [3].  Dalam  pengujian terdapat perbedaan signifikan pada
spesimen  uji  setelah  diberikan  beban.  Hal ini  disebabkan  oleh  perbedaan  dimensi ketebalan pendulum hasil rancangan dengan  kepala  pendulum  mesin  uji impact charpy yang umum. Pada rancangan mesin uji impact  charpy ,  pendulum  memiliki dimensi  ketebalan,  48,54  mm,sedangkan pendulum  mesin  uji impact  charpy standar institusi,  yakni  memiliki  ketebalan  18,5 mm  [4].  Rancang  bangun  alat  uji impact charpy dilakukan  demi  menunjang  mata kuliah ilmu bahan. Pengujian alat menggunakan spesimen baja dengan dimensi  10  mm  x    10  mmx  55  mm.  Hasil pengukuran minat belajar mahasiswa menunjukan  indikator  ketertarikan  sebesar 73,68% [5].
Penelitian ini dilakukan untuk menyempurnakan  alat  uji  impak charpy yang  terdahulu  belum  susuai  dengan pengujian  bahan  material.  Pada  penelitian ini  akan  menyempurnakan  alat  uji  impak charpy yang  terdahulu  dengan  mengubah berat pendulum, skala ukur dan ditambahkanya  sistem  pengereman  dan hasil penyempurnaan alat uji impak charpy akan  diujikan  dengan  baja  karbon  ST  41 dan baja karbon ST 60.

## Tinjauan Pustaka
Pengujian impak merupakan pengujian  kekuatan  bahan  material  saat menerima  beban  secara  konstan  dengan jumlah  energy  yang  diserap  oleh  bahan material  selama  terjadi  patahan.  Energi yang  diserap  adalah  ukuran  ketangguhan suatu  bahan  dari  keuletan  dan  kegetasan bahan itu. Dalam pengujian impak memiliki  2  metode  yang  menjadi  standart yaitu  metode charpy dan  metode izod. Menurut  ASTM  E23  spesimen  pada pengujuan  sebagai  berikut.  Uji  impak metode charpy memiliki  spesifikasi  bahan uji  luas  10  mm  x  10  mm  dengan  takikan berbentuk  V    yang  memiliki  kedalaman  2 mm  dengan  radius  pusat  0.25  mm.
Pengujian dilakukan dengan cara pembebanan dilakukan secara konstan pada titik  tengah  spesimen  dan  spesimen dihadapkan  membelakangi  laju  pendulum [1].
Sedangkan  metode izod memiliki spesifikasi  bahan  uji  luas  penampang  10 mm  x  10  mm  dan  panjang  75  mm  dan mempunyai  takikan  berbentuk  V  dengan kedalaman 2 mm [2]

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  jenis penelitian pengembangan, menjelaskan
secara  detail  penelitian  pengembangan yang memiliki 2 tujuan sebagai
pengembangan prototype produk  dan sebagai perumusan saran metodelogis guna pendesain  dan  evaluasi prototype tersebut [6].  Setelah  memperoleh  sebuah  data-data angka,  kemudian  dianalisis  dan  diolah menjadi  sebuah  informasi  dari  kumpulan data-data  yang  valid  dan  ilmiah  sebagai hasil  dari  sebuah  penelitian  [7].  Proses penelitian ini menggunakan metode eksperimental  yang  melakukan  pengujian terhadap  beberapa  variasi  baja  karbon  ST 41  dan  baja  karbon  ST  60  untuk mengetahui  harga  impak  yang  dilakukan dengan  alat  yang  sudah  dikembangkan. Skema  alur  penelitian  dapat  dilihat  pada Gambar 1.
Analisis dan Observasi Desain; Pendulum, Skala Ukur, Pengereman Development and Implementation; Desain, Validasi Ahli, Revisi Tahap I Uji Coba Tahap I Evaluatition; Revisi Tahap II Final Product Prosedur Eksperimen No No Yes Yes
Gambar 1. Flowchart Penelitian
Pada Gambar 1 menjelaskan dengan singkat  tahapan  peneliti  untuk  proses pengembangan alat uji impak charpy untuk mendapatkan  kelayakan  alat  dilakukan pengujian  validasi  ahli  dan  mahasiswa terhadap  alat  uji  impak charpy. Adapun penunjang dalam pengembangan alat dengan  menguji  kinerja  alat  menggunakan sampel baja karbon ST 41 dan baja karbon ST  60  dengan  skema  eksperimen  dapat dilihat pada Gambar 2.
Pembuatan Spesimen Ukuran Standart ASTM E23 No Yes Pengujian Menghitung Harga Impak Selesai Gambar 2. Flowchart Eksperimen
Pada  Gambar  2  menjelaskan  dengan singkat runtutan
eksperimen
untuk mendapatkan  harga  impak  dari  bahan  uji. Untuk  melakukan  pengujian  dilakukan pembuatan ukuran spesimen maupun bentuk  takikan  dan  setelahnya  akan diujikan  beberapa  kali  dimana  hasil  akan pengujian  mendapat  harga  impak  dari bahan uji.

## Alat dan bahan
Penelitian  ini  menggunakan  alat-alat untuk  proses  pengujian  antara  lain  mesin uji impak charpy yang sudah dikembangkan  pada  berat  pendulum,  skala ukur  dan  penambahan  sistem  pengereman. Sedangkan bahan menggunakan baja karbon ST 41 dan baja karbon ST 60.
Gambar 3. Alat Uji Impak
Gambar 4. Baja karbon ST41 dan ST60
Gambar 5. Pendulum
Pendulum  yang  digunakan  memiliki berat  10,2  kg,  bentuk  pendulum  tidak diubah tetapi mengurangi berat dengan cara mengikis  diameter  lingkaran  pendulum yang  berawal  350  mm  menjadi  300  mm. Sebelum pengurangan berat pendulum akan dilepas dari lengan ayun yang bersambungan  dengan  poros  putar  pada kerangka  alat  uji  untuk  memudahkan pengerjaan.
Gambar 6. Skala Ukur

## Gambar 7. Sistem Pengereman

## Perhitungan harga impak
Untuk  mengetahui  nilai  harga  impak maka  harus  menggunakan  rumus  sebagai berikut:
Energi yang diserap pada bahan uji.
𝑊 = 𝑚. 𝑔. λ (sin 𝛼 −sin 𝛽) (1) 𝐴 = 𝑏/ℎ (2) 𝐾 = 𝑊/𝐴 (3)

## Hasil dan Pembahasan
Hasil  dan  pembahasan  berisi  data hasil  perhitungan  berdasarkan  teori  dan metode  yang  digunakan,  selain  itu  juga berisikan  hasil  kelayakan  alat  dengan menggunakan  angket  untuk  validasi  ahli dan  angket  mahasiswa  dan  pengujian  baja karbon  ST41  dan  baja  karbon  ST60 menggunakan alat yang sudah dikembangkan serta penjelasan.
Berdasarkan uji T independent sample test.

## Hasil  perhitungan  angket  kelayakan produk
Hasil  perhitungan  berisi  data-data yang disajikan dalam bentuk tabel sedemikian  rupa,  sehingga  mempermudah pembaca untuk melakukan referensi rujukan terkait penelitian ini. Isi tabel-tabel berikut tidak lain mencantumkan komponen pendulum, skala ukur dan sistem pengereman yang diberikan nilai interpretasi  dengan  skala  1  sampai  4.
Dimana  angket  diberikan  kepada  validasi ahli  untuk  memberikan  nilai  interpretasi terhadap alat uji yang dikembangkan.
Tabel 1. Hasil Penilaian Validasi Ahli komponen Perolehan % Pendulum 3,866 75,01% Sistem pengereman 3,166 69,35% Skala ukur 3,6 73,54% Skor yang diharapkan 72,63% Data angket berisikan nilai interpretasi  yang  diberikan  validasi  ahli mempunyai  komentar  dan  saran  yang akandi  perbaiki  dengan  menjalani  revisi tahap  I.  Tahap  selanjutnya  angket  akan diberikan kepada mahasiswa berskala kecil untuk memberikan nilai interpretasi.
Tabel 2. Hasil Penilaian Skala Kecil
Komponen Perolehan Rerata kategori Pendulum 48 80% Skala ukur 52 87% Sistem pengereman 50 83%

## Tabel 3. Hasil Penilaian Skala Besar
Komponen Perolehan Rerata kategori Pendulum 249 83% Skala ukur 256 85% Sistem pengereman 262 87% Pada  hasil  pengujian  tahap  II merupakan  hasil  dari  tahap  sebelumnya yang dimana dengan nilai interpretasi yang diberikan mahasiswa berskala besar “Sangat Baik”.

## Hasil pengujian spesimen
Berdasarkan hasil percobaan dengan alat  uji  impak charpy yang  sudah dikembangkan menggunakan bahan uji baja karbon ST41 dan baja karbon ST60 sebagai berikut:
Gambar 8. Pengujian Baja Karbon ST41
Gambar 9. Pengujian Baja Karbon ST60
Berdasarkan  hasil  pengujian  dengan alat  yang  sudah  dikembangkan  dengan menggunakan  spesimen  baja  karbon  ST41 dan baja karbon ST60. Pengujian dilakukan sebanyak  10  kali  pada  setiap  spesimen dengan  menggunakan  ASTM  E23  yaitu ukuran  spesimen  55  x  10  10  mm  dan takikan  berbentuk  V  dengan  sudut  45˚. Pada  pengujian  masing-masing  spesimen mendapat hasil rata-rata harga impak untuk spesimen  baja  karbon  ST41  1,02302732 J/mm dan hasil rata-rata harga impak untuk spesimen  baja  karbon  ST60  1,2422299 J/mm.

## Analisa  berdasarkan  uji  T  independent sample test
Tabel 4. Hasil Uji T Independent Sample Test Equal Variances Assumed Sig. Sig.(2-tailed) .579 .484 Berdasarkan  hasil  uji  T independent sample test pada  bagian  “ equal  variances assumed ”  diketahui  nilai Sig .  (2- tailed ) sebesar    0,484  >  0,05  dimana  dasar pengambilan  keputusan  dalam  uji  T independent sample test dapat di disimpulkan  H0  ditolak  dan  H1  diterima. Dengan penjelasan H0 tidak ada perbedaan rata-rata  dari  harga  impak  antara  spesimen baja  karbon  ST41  dan  baja  karbon  ST60 jika  hasil Sig .  (2- tailed )  <  0,05  dan penjelasan  H1  adanya  perbedaan  rata-rata dari  harga  impak  antara  spesimen  baja karbon  ST41  dan  baja  karbon  ST60  jika hasil Sig .(2- tailed ) > 0,05.

## Kesimpulan
Berdasarkan  dari  penelitian,  alat  uji yang  di  kembangkan  meliputi  komponen pendulum mengubah berat menjadi 10,2 kg dan  komponen  skala  ukur  menggantikan dengan  bentuk  lingkaran  yang  memiliki jarum  penunjuk  2  arah  dengan  ketinggian yang  berbeda  dan  penambahan  komponen sistem  pengereman  menggunakan  rem cakram  yang  disematkan  pada  poros  purar pendulum.  Sedangkan  pada  pengujian  alat
0,0000000 0,2000000 0,4000000 0,6000000 0,8000000 1,0000000 1,2000000 1,4000000 1,6000000 1,8000000 2,0000000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,0784199 1,2421174 0,1292844 1,7477949 0,5840807 1,7477949 1,6816456 1,9332187 0,1292844 0,8566323 H ar g a Im pa k Pengujian Spesimen Baja ST 41 0,0000000 0,5000000 1,0000000 1,5000000 2,0000000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1,2421174 0,3038102 0,5840807 1,9332187 0,8566323 1,9792028 1,7477949 0,3038102 1,5384131 1,9332187 Harg a Im p ak Pengujian Spesimen BajaST 60
menggunakan  spesimen  baja  karbon  ST41 dan  baja  karbon  ST60  dimana  ukuran  dari spesimen menggunakan ASTM E23. Dalam  pengujian  baja  karbon  ST41  dan baja  karbon  ST60  menghasilkan  harga impak  dengan  rata-rata  1,02302732  J/mm pada  pengujian  baja  karbon  ST41  dan 1,2422299  J/mm  pada  pengujian  baja karbon ST60. Pada hasil uji T independent sample  testadanya  perbedaan  rata-rata  dari harga  impak  antara  spesimen  baja  karbon ST41  dan  baja  karbon  ST60,  dengan ditunjukan nilai Sig . (2- tailed ) 0,484.

## Referensi
[1] H.  Yopi,  "perancangan  alat  uji  impak metode charpy kapasitas  100  joule,"
jurnal  ilmiah  teknik  mesin, pp.  45-52,
2013.
[2] A.  A.  U.  I.  M.  I.  p.  B.  P.  Jambi, "porawati hilda," jurnal inovator, pp. 1-
5, 2018.
[3] P.  Hery  And  K.  I.  Made,  "Rancang Bangun  Mesin  Uji  Impact  Metode Charpy  Untuk  Pengujian,"  Publikasi Online  Mahasiswa  Teknik  Mesin,  pp. 1-10, 2020.
[4] P.  Hery  and  K.  I.  Made,  "Rancang Bangun  Uji  Impact  Metode  Charpy Untuk  Pengujian  Material  Komposit Polimer Serat Alam," Publikasi Online Mahasiswa  Teknik  Mesin,  pp.  1-10,
2020.
[5] R.  M.  Munib,  Basuki,  S.  Agung  And R. A. Hasbi, "Rancang Bangung Mesin Impak dan Kesan Pertamanya Terhadap  Minat  Belajar  Mahasiswa Pada Matakuliah Ilmu Bahan,"
Reaktom, pp. 1-6, 2019.
[6] Hanafi,  "Konsep  Penelitian  R&D Dalam  Bidang  Pendidikan," Saintifika Islamica, pp. 131-134, 2017.
[7] N. Martono, Metode Penelitian
Kuantitatif:  Analisis  Isi  dan  Analisis Data  Sekunder  (Edisi  Revisi  2), Jakarta: Rajawali Pers, 2016.