Test Tekan (Compression test)
Pengujian bahan di bawah tekanan dilakukan dalam uji tekan (Compression test). Spesimen bulat standar digunakan, yang jauh lebih tebal dari spesimen uji tarik. Tinggi maksimum spisimen adalah dua kali diameter untuk mencegah sampel dari tekuk selama pengujian. Untuk pengujian, spesimen dijepit di antara dua pelat tekanan dan dikompresi di bawah gaya yang meningkat. Tes kompresi dilakukan untuk spesimen getas hingga fraktur dan untuk bahan ulet hingga munculnya retakan pertama.
Gambar: Pengaturan untuk uji kompresi
Dalam tes kompresi, spesimen standar simasukkan di bawah tekanan tekan sampai pecah atau sampai retak pertama muncul. Gaya dicatat sebagai fungsi kompresi spesimen!
Kurva yang direkam selama pengujian (geometry-dependent) kemudian dikonversi menjadi diagram tegangan tekan geometry-independent. Untuk menentukan rekayasa stres tekan (σc), gaya tekan (Fc) selalu mengacu pada luas Penampang awal (S0) analog dengan tegangan tarik dan terlepas dari luas penampang yang sebenarnya:
Spesimen Tekan (ϵc) diperoleh dengan cara analog dengan regangan tarik dengan merujuk pemendekan spesimen (Δh) ke ketinggian awal (h0) (biasanya diberikan dalam persentase):
Diagram tegangan-tekan di bawah ini menunjukkan kurva khas dari spesimen getas (besi cor) dan spesimen ulet (baja) serta kurva stres spesimen ulet dengan kekuatan rendah (seng). Pada titik ini harus dicatat lagi bahwa tegangan tekan selalu ditentukan berdasarkan luas penampang awal dan bukan penampang yang sebenarnya.
Gambar: Kurva tekanan-kompresi
Karena efek menggembung selama tes, luas penampang meningkat dan tekanan tekan yang sebenarnya di dalam lebih rendah daripada tekanan tekan rekayasa. Kurva tegangan tekan sejati karena itu berjalan di bawah kurva tegangan teknik.
Menurut kurva tegangan-regangan tekan, perilaku material di bawah tekanan dapat dibagi menjadi beberapa daerah. Jika tes kompresi mengalami tekanan yang relatif kecil, deformasi akan sepenuhnya berkurang setelah stres dihilangkan. Daerah elastis ini dapat dilihat pada diagram berdasarkan garis yang hampir lurus.
Namun, pada tekanan tinggi, batas elastis terlampaui dan deformasi permanen dipertahankan bahkan setelah gaya dihilangkan (wilayah plastik). Untuk beberapa bahan, batas ini dapat dilihat dengan sangat jelas dalam diagram dengan transisi terputus dari garis lurus ke kurva.
Batas tegangan di mana spesimen hampir diperas tanpa deformasi plastis dalam uji kompresi juga disebut sebagai Kuat luluh tekan (σcy) (batas aliran tekan). Titik leleh tekan dianggap sebagai analogi dengan titik leleh untuk pembebanan tarik.
Tegangan tekan maksimum yang dapat ditanggung tanpa deformasi permanen material disebut sebagai kuat luluh tekan (batas elastis)!
Prasyarat untuk menentukan titik luluh adalah bahwa garis lurus yang jelas dapat ditemukan dalam diagram dengan transisi diskontinyu ke kisaran plastik (misalnya diberikan untuk banyak baja). Namun, beberapa bahan tidak menunjukkan garis lurus dalam diagram tetapi transisi terus menerus ke wilayah plastik (misalnya besi cor kelabu). Untuk bahan-bahan ini, batas kompresi yang sesuai diberikan dalam analogi dengan kekuatan luluh offset untuk pembebanan tarik. Dalam hal ini batasnya disebut kuat luluh tekan offset. Batas 0,2% juga sangat penting di sini. 0,2% kuat tekan offset ini menghasilkan σc 0.2 harus ditafsirkan sebagai tegangan di mana kompresi 0,2% tetap secara permanen setelah sampel telah lega.
Dalam hal bahan yang tidak memiliki kekuatan leleh tekan yang kuat, kekuatan leleh offset yang sesuai diberikan sebagai pengganti, yang menunjukkan tegangan tekan pada kompresi permanen yang tetap!
Karena gaya gesek yang tinggi antara sisi atas spesimen dan pelat tekanan atau antara bagian bawah spesimen dan alas, kompresi tidak merata di atas tinggi spesimen. Sebaliknya, spesimen menempel pada titik kontak dan tidak memungkinkan deformasi di sana, sementara bagian tengah spesimen dapat mengalir ke samping. Bergantung pada daktilitas sampel, tonjolan yang lebih atau kurang menonjol terjadi selama uji kompresi.
Berbeda dengan uji tarik di mana ada regangan seragam, tidak ada padanan analog dalam uji kompresi, seperti kompresi seragam! Zona deformasi penghambat oleh gesekan berkurang mulai dari area dasar spesimen menuju pusat spesimen. Zona kerucut di mana bentuk deformasi terhalang di dalam material (disebut sebagai kerucut tekanan).
Gambar: Pressure cone
Karena tonjolan spesimen, permukaan kulit spesimen sangat meregang dan terjadi tegangan tarik. Ini bisa menjadi begitu besar sehingga material sobek sepanjang arah pemuatan. Retak yang dihasilkan sering digunakan sebagai kriteria kegagalan untuk bahan ulet.
Dalam hal bahan rapuh, kerucut tekanan hampir tidak berbentuk meluncur seperti irisan ke bahan sekitarnya dan memberikan tegangan geser yang sangat tinggi di bagian tengah spesimen. Karena tegangan geser terbesar terjadi pada sudut 45° ke arah tegangan tekan, spesimen rapuh biasanya patah sepanjang arah ini.
Timbulnya retak pada bahan ulet atau patah tiba-tiba pada spesimen rapuh ditandai dengan apa yang disebut (ultimate) kekuatan tekan σc u. Parameter kekuatan ini harus dipertimbangkan dalam analogi dengan kekuatan tarik ultimit untuk pembebanan tarik.
Gambar: Spesimen tanpa tekanan, retak, retak
Kekuatan tekan menunjukkan tegangan tekan maksimum yang dapat ditanggung saat patah!
Selain itu, uji kompresi dapat digunakan untuk menentukan kompresi permanen setelah Patah, yang disebut fracture compression atau juga disebut kompresi saat istirahat Ac. Parameter deformasi ini sesuai dengan regangan fraktur (perpanjangan putus) untuk pembebanan tarik. Selanjutnya, dalam analogi dengan pengurangan area (Z) dari spesimen tarik, peningkatan luas (Ψ) dari spesimen tekan dapat ditentukan. Parameter ini didefinisikan sebagai rasio perubahan cross-sectional setelah fraktur dengan penampang awal spesimen.
Singkatnya, perbandingan tabel nilai-nilai karakteristik dari uji tarik dan uji kompresi diberikan:
parameter
|
Tes keregangan
|
uji kompresi
|
| tegangan nominal | stres tarik (σ) | stres tekan (σc) |
| perubahan relatif panjang | ketegangan (ϵ) | kompresi (ϵc) |
| batas aliran | menghasilkan kekuatan (σy) | kuat luluh tekan (σc y) |
| batas alternatif | 0,2% mengimbangi kekuatan luluh (σy0,2) | 0,2% kuat tekan offset menghasilkan (σc y0 ,2) |
| parameter kegagalan | kekuatan tarik σu | ekuatan tekan σc u |
| perubahan panjang permanen relatif | regangan fraktur (A)(perpanjangan putus) | kompresi fraktur Ac (kompresi saat istirahat) |
| perubahan cross-sectional relatif permanen | pengurangan area (Z) | peningkatan area |