FUNGSI DAN CARA PEMASANGAN PISTON, RING PISTON DAN CONNECTING ROD ( CON ROD ) YANG PERLU DIKETAHUI

FUNGSI DAN CARA PEMASANGAN PISTON, RING PISTON DAN CONNECTING ROD ( CON ROD ) YANG PERLU DIKETAHUI

Fungsi Dan Cara Pemasangan Piston, Ring Piston Dan Connecting Rod - Pada motor bakar ada bagian yang biasa disebut bagian mesin yang bergerak bagian komponen tersebut berada dibagian mesin tengah yang difungsikan untuk memadatkan campuran bahan bakar dengan udara yang terjadi di ruang bakar, menutup lubang buang, masuk dan tranfer. Mesin pembakaran dalam ini pertama kali ditemukan di daerah cina dengan penemuan kembang api pada abad dinasti song, dan mesin pembakaran dalam resiprokat ( mesin piston ) ditemukan oleh Samuel morey yang dipatenkan pada 1 april.

Seperti namanya mesin pembakaran dalam 4 tak mempunyai 4 tahap dasar yang terus diulangi setiap 2 putaran mesin dan pada mesin 2 langkah diselesaikan dengan 2 langkah piston satu putaran poros engkol menghasilkan satu kali tenaga.

Semua mesin yang pembakarannya dalam bergantung pada pembakaran dari bahan kimia yang biasanya dibakar dengan campuran oksigen dari udara, proses pembakaran ini menghasilkan panas dengan jumlah besar ditambah bahan kimia lain seperti karbor dioksida. Bahan bakar yang biasanya digunakan tersusun dari hidrokarbon yang berasal dari bahan bakar fosil bahan bakar fosil mencakup bahan bakar diesel, bensin, LPG, dan juga propane, mesin yang biasanya menggunakan bensin bisa juga dapat menggunakan bahan bakar dari natural gas atau LPG tanpa perlu banyak perubahan. Didalam pembakaran dalam komponen mesin yang bergerak fungsinya sangat utama bagi mesin.

Piston

Sebuah komponen yang sangat penting bagi mesin, piston bergerak didalam silinder yang fungsinya untuk mengkompresi gas campuran, menerima ledakan hasil pembakaran yang diteruskan ke crankshaft dan membuka serta menutup lobang buang, masuk dan transfer ( pada mesin 2 langkah ).

Piston mempunyai 4 syarat yaitu :

1. Tirus
   Diameter bagian atas lebih kecil dari pada bagian bawah.
2. Oval
   Diameter bagian pin piston lebih kecil dari pada bagian yang tegak lurus pin piston.
3. Off set
   Pusat lobang pin piston tidak tepat pada sumbu piston.
4. Tanda panah
   Tanda panah pada kepala piston harus mengarah ke lobang buang.
5. Piston clearance ( celah piston )
   Antara piston dengan dinding silinder terdapat celah ( clearance ), celah tersebut diperlukan agar piston tidak macet saat kondisi panas. Namun demikian celah tersebut tidak boleh melampaui batas yang ditentukan misalnya : batas pemakaian = 0, 120 mm.
   Apabila celah sudah melewati batas maka celah tersebut harus dikembalikan ke standarnya dengan cara di OVER SIZE yang artinya :
   Diameter dalam silinder diperbesar maka piston pun juga diperbesar, ukuran OVER SIZE adalah 50 dan 100 ( 2 kali OVER SIZE ) over size 50 artinya pembesaran diameter piston sebesar ( 0,50 mm ).
   Alur ring piston mesin 2 langkah pada bagian akhirnya terdapat “ stopper ’’ yang berfungsi untuk mencegah ring piston bergeser pada alurnya. Apabila hal ini terjadi ( ring piston bergeser ) maka ring piston dapat tersangkut pada lobang-lobang pada dinding silinder.

Sedangkan piston mesin 4 langkah memiliki coakan yang terdapat pada kepala piston, coakan ini dibuat agar katup tidak menabrak piston ketika piston bergerak ke titik mati atas ( TMA ). Dalam dan bentuk coakan tergantung dari panjang langkah katup dan kontruksi kepala silinder.

Ring piston

Ring piston berfungsi untuk :

• Perapat kompresi
• Menghantarkan panas piston ke dinding silinder

Mesin 2 langkah biasanya memiliki 2 ( dua ) ring piston.

Jenis ring piston yang digunakan adalah ;

• Tipe rata ( plain type )
• Tipe key stone

Sepeda motor dengan mesin 2 langkah sekarang banyak menggunakan tipe key stone sebagai ring pertama maupun ke dua sedangkan mesin 4 langkah memiliki 3 ( tiga ) ring piston.

1. Ring atas
   Ring bagian atas menerima tekanan sangat tinggi dari hasil pembakaran gas campuran dan mempertahankan dudukan piston pada posisi yang tepat. Bentuk ringnya disebut dengan bentuk BARREL ( Tong ). Ring ini dibuat dari baja dan permukaaannya dilapisi chromium yang keras.
2. Ring ke dua
   Ring ke dua berfungsi untuk menarik oli dari dinding silinder dan mencegah oli masuk kedalam ruang bakar. Ring tersebut berbentuk TRAPESIUM ( Tapper ) dan terbuat dari baja yang permukaannya dilapisi PARKERIZING ( lapisan penyerap )
3. Ring oli
   Ring oli terdiri dari 3 ( tiga ) bagian kemponen penyusun yaitu 2 ( dua ) SIDE RAIL dan 1 ( satu ) SPACER.
4. Inner cut
   Pada tepi dalam bagian atas ring pertama dan kedua dibuat miring ( INNER CUT ). Inner cut ini bekerja untuk menekan ring ke dinding silinder ketika terjadi tekanan dari ruang bakar.

Pemasangan ring piston mesin 4 langkah  

• Pertama pasang spacer pada bagian bawah alur ring kemudian pasang kedua bagian rail, masing-masing sisi spacer satu. Spacer dan rail tidak mempunyai tanda atas atau bawah bila masih baru, sewaktu memasang komponen bekas, pasang rail pada tempat dan arah yang sama. + jika memasang spacer hati-hati jangan sampai kedua ujungnya overlap dalam celah.
• Ring pertama dan kedua beda dalam bentuk permukaannya dan permukaan ring pertama chrome plate sedangkan ring kedua tidak, ring kedua terlihat gelap dari pada ring pertama.
• Masukkan piston ke dalam silinder selanjutnya periksa bahwa gap berada pada tempat yang benar.
• Ring pertama dan kedua tertulis “ RN ’’ di sisi atas ring pada saat memasang ring pastikan bahwa yang bertanda berada dibagian atas.
• Pertemuan ujung ring pertama, kedua dan seterusnya tidak boleh segaris kalau hal ini terjadi maka akan mengakibatkan tekanan gas hasil pembakaran bocor ( tenaga berkurang ).

NB :

Yang perlu diperhatikan saat memasang piston

• Olesi sedikit suzuki moly paste pada pin piston
• Letakkan kain yang bersih diatas dudukan cylinder untuk mencegah circlip pin piston jatuh ke dalam crankcase selanjutnya pasang circlip pin piston dengan tang lancip. pergunakan circlip pin piston yang baru untuk mencegah circlip yang lemah karena bengkok.

Connecting rod ( con rod )

Connecting rod menghubungkan piston dengan crankshaft ( poros engkol ), bagian ujung atas con rod disebut SMALL END dan bagian ujung bawahnya disebut BIG END. Pada mesin 2 langkah bagian small end dan bagian Big end diberi roller bearing/needle bearing, tetapi pada mesin 4 langkah hanya bagian Big End nya saja yang diberi roller bearing, con rod harus ringan dan kuat, komponen tersebut dibuat dengan bahan unggulan dan penampangnya berupa profil “ I ’’.

Rasio Kompresi Mesin

Otomotif

Artikel ini dibackup di

http://danangdk.wordpress.com/2012/08/10/rasio-kompresi-mesin-apakah-itu/
Istilah Kompresi Mesin menjadi salah satu kosa kata di bidang otomotif. Ada yang berpendapat bahwa hal itu menunjukkanperbandingan tekanan udara berbanding bensin/BBM. Benarkah demikian?

Gambar 1. Skema Mesin 4 tak

Gambar 2. Visualisasi Sistem Pembakaran 4 Tak (1 silinder)

Mesin 4 tak memiliki 4 langkah kerja yang didasarkan pada konsep siklus Carnot (Fisika Sains). Yang memenuhi hukum2 termodinamika. Keempat siklus tersebut adalah sebagai berikut:

1. Intake (langkah hisap/suction stroke) : penghisapan campuran udara dan bahan bakar (bisa berasal dari karburator atau dari sistem injeksi)

2. Compression Stroke(langkah penambah tekanan) : campuran udara dan bahan bakar dimampatkan dengan cara piston bergerak ke arah titik mati atas (ke arah i pada gambar). Campuran terbaik yang sesuai (stochiometric) adalah  15:1, 15 bagian volume udara dan 1 bagian volume bahan bakar (bensin).

3. Combustion (langkah usaha/power stroke) : disini campuran bahan bakar dan udara yang telah dimampatkan dibakar dengan menggunakan kejutan bunga api listrik yang berasal dari busi. Akibatnya terjadi pembakaran dan volume fluida/gas hasil pembakaran akan memuai secara mendadak (dengan suatu nilai daya ) dan akan mendorong silinder piston ke arah bawah (menuju titik mati bawah; ke arah G pada gambar 1). Dan beberapa derajad sebelum piston mencapai titik mati atas, busi memercikkan bunga api untuk menyalakan bahan bakar – udara, Di sini tekanan gas hasil pembakaran akan meningkat kira-kira 10x lipat dibandingkan pada langkah kompresi.

4. Exhaust Stroke (Langkah pembuangan) : di sini gas sisa pembakaran akan dibuang keluar (ke knalpot) melalui exhaust port (J).

Keempat proses tersebut bisa digambarkan sebagai berikut:

Gambar 3. Visualisasi Sistem Pembakaran 4 Tak (4 silinder)

Tekanan kompresi adalah tekanan efektif rata-rata yang terjadi di ruang bakar tepat di atas piston. Tekanan kompresi ini juga dibagi dengan 2 definisi, tekanan kompresi motorik dan tekanan kompresi pembakaran.

Tekanan kompresi motorik ini adalah tekanan yang sering di ukur oleh mekanik dengan alat compression gauge dengan satuan kPa, psi atau bar. Tekanan motorik akhirnya lebih dikenal dengan tekanan kompresi. Tekanan ini membaca tekanan kompresi di ruang bakar tanpa adanya penyalaan busi, caranya dengan memasang compression gauge pada lubang busi kemudian handle gas kita tarik penuh (full open throttle) kemudian kita engkol dengan kick starter hingga jarum bergerak naik dan berhenti pada angka tertentu. Nah angka tadi adalah tekanan kompresi motorik.

Tekanan kompresi motorik ini kisaran 900 kPa hingga 1400kPa untuk motor standar, atau 9 – 13 psi.

Yang kedua adalah tekanan ruang bakar. Tekanan ini dihitung saat mesin menyala atau terjadi proses pembakaran. Pengukuran ini tidak menggunakan alat compression gauge lagi, namun memakai sensor pressure yang ditanam di silinder head. Tekanan kompresi pembakaran ini bisa mencapai 10x lipat dari tekanan motorik. Tekanan ini akhir nya di gambarkan dalam sebuah diagram grafik P – teta (pressure vs derajad poros engkol).

Pada mesin 2 tak hanya ada 2 langkah:
1. langkah hisap (intake) dan combustion berlangsung bersama-sama, di bagian atas dan bawah piston.
2. langkah buang (exhaust) dan compresi dilakukan bersama2.
kedua proses ini bisa digambarkan sebagai berikut:

Gambar 4. Visualisasi Sistem Pembakaran 2 Tak (1 silinder)

Nah, yang disebut kompresi mesin atau lebih tepatnya rasio kompresi mesin adalah perbandingan volume ruang bakar (saat piston berada di puncak atas / titik mati atas) dengan keseluruhan ruang silinder piston (ruang bakar dan ruang kompresi). Misal volume ruang bakar diberi nama Vb dan volume silinder total adalah Vt, serta volume ruang kompresi adalah Vk maka rasio kompresi bisa dituliskan sebagai

Rasio kompresi: (Vt)/(Vb) = (Vb + Vk) / (Vb)

Misal perbandingan mesin Supra X adalah 9.0:1 artinya perbandingan Vt/Vb=9. Makin tinggi nilai Vt/Vb maka tenaga yang dapat dihasilkan mesin akan semakin besar, karena pemampatan udaranya semakin baik. Mesin-mesin motor sekarang memiliki rasio kompresi yang semakin besar. Misal Jupiter MX 10,9:1, Yamaha Vixion 10:4:1 dsb. Makin tinggi rasio kompresi mesin maka membutuhkan bahan bakar dengan nilai oktan makin tinggi (makin tahan tekanan tinggi sebelum terbakar). Rasio kompresi 9.0:1 ke bawah cukup diberi premium (dengan nilai RON-Research Octan Number –> 88 ) sedangkan selebihnya memerlukan pertamax 92 dan di atasnya.

Kalau mesin kompresi tinggi (pertamax) dipaksa diisi premium maka akan terjadi detonasi/menggelitik, dimana BBM terbakar sebelum TMA, akibatnya tenaga ngedrop dan yang paling parah piston bisa jebol, atau stang piston bengkok mau lihat???

Gambar 5. Piston jebol karena detonasi

Gambar 6. Setang Piston bengkok karena detonasi

Agar piston tidak jebol bisa diakali dengan memajukan timing pembakaran, mintalah teknisi bengkel Anda melakukannya. Supaya mesin kompresi tinggi anda premium-friendly. Untuk motor injeksi ada sensor BBM, jadi kalo vixion diisi premium sistem akan merubah timing pembakaran yang sesuai.

Sumber: berbagai sumber, hkuracing

Tabel Kompresi Mesin

YAMAHA

Yamaha Mio	8,8:1
Yamaha Majesty 125	11:1
Yamaha Nouvo	8,8:1
Yamaha Scorpio	9,5:1
Yamaha Jupiter	9,0:1
Yamaha Jupiter-Z	9,3:1
Yamaha Jupiter MX 135LC	10,9:1
Yamaha F1ZR	7,1:1
Yamaha RX-King	6,9:1
Yamaha YT 115	7,2:1
Yamaha RZR	7:1

Motor

Mobil:

Terjadinya pembakaran pada mesin motor

Pembakaran di dalam mesin motor dapat terjadi apabila terdapat bahan bakar, oksigen dan nyala api. Tetapi tiga syarat tersebut tidak menjamin terjadinya pembakaran sempurna. Untuk itu harus diatur jumlah oksigen atau udara dan jumlah bahan bakar yang akan dibakar dengan perbandingan tertentu.

Pembakaran dapat sempurna jika udara dan bahan bakar dalam perbandingan yang ideal atau campuran yang mudah terbakar dengan nyala api dan semua oksigen dan bahan bakar terbakar tampa sisa. Berpakah campuran ideal untuk mendapatkan pembakaran sempurna..???

Campuran bahan bakar dan udara yang idel adalah 15Kg Udara dengan 1Kg bensin atau 900 liter udara dengan 1 liter bensin. Tetapi dalam prakteknya, pembakaran pada motor tidak akan pernah sempurna, maka pada gas buang sisa hasil pembakaran selalu terdapat sisa oksigen dan bahan bakar.

Daya maksimum motor dapat biasanya di dapat pada kisaran campuran 12:1 dan perbandingan maksimal bahan bakar dan udara adalah 5:1, dibawah perbandingan 5:1 campuran akan dianggap terlalu kaya dan biasanya motor sulit hidup. Untuk perbandingan minimal adalah 20:1, diatas perbandingan 20:1 campuran akan dianggap terlalu miskin bahan bakar.

Campuran bahan bakar-udara dihisap masuk kedalam silinder. Selanjutnya dimampatkan oleh gerak naik piston. Campuran yang dimampatkan itu, selanjutnya dibakar oleh busi. Terjadilah ledakan/expansi yang akan mendorong piston kebawah, selanjutnya memutar crankshaft melalui connecting rod, gerak naik-turun piston diubah menjadi gerak piston oleh poros engkol dan disalurkan melalui roda gigi.

Prosesnya pada motor 4 tak:
1.Sewaktu piston berada pada titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah, katup pemasukan membuka dan campuran bahan bakar segar diisap ke dalam silinder.
2.Pada titik mati bawah (TMB) katup pemasukan menutup dan selama langkah kembali ke TMA gas akan dikompresikan.
3.Pengapian terjadi seketika pada TMA, sehingga menimbulkan peningkatan temperatur dan tekanan gas yang cepat. Kemudian gas diekspansikan selama langkah kerja, hingga pada TMB katup pembuangan membuka, dan gas akan ditekan keluar melalui lubang buang.
4.Dengan langkah yang ke empat (dari TMB ke TMA) semua gas akan dikeluarkan dari silinder.

Busi menghasilkan pijaran api diantara elektrodanya untuk membakar campuran udara dan bahan bakar pada saat busi menerima tegangan tinggi dari Coil pengapian. Saat campuran udara-bahan bakar meledak, temperatur naik sekitar 25000C dan tekanan menjadi 50 kg/cm2 di ruang bakar.

Pembakaran dengan injeksi mesin diesel terjadi ketika injektor mengabutkan bahan bakar dengan tekanan tinggi, sehingga bahan bakar terbakar oleh udara panas, dan tekanan dalam ruangan itu akan naik sampai 70-90 kg/cm2. Prosesnya diawali ketika piston mengkompresikan udara, pada akhir langkah kompresi tersebutlah terjadi pengabutan bahan bakar.Pada saat temperatur dan tekanan udara sudah sangat tinggi, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar. Pembakaran terjadi tanpa menggunaakan alat penyala api.

MESIN PEMBAKARAN DALAM DAN MESIN PEMBAKARAN LUAR

      Mesin adalah alat mekanik atau elektrik yang mengirim atau mengubah energi untuk melakukan atau membantu pelaksanaan tugas manusia. Biasanya membutuhkan sebuah masukan sebagai pelatuk, mengirim energi yang telah diubah menjadi sebuah keluaran, yang melakukan tugas yang telah disetel. Mesin dalam bahasa Indonesia sering pula disebut dengan sebutan pesawat, contoh pesawat telepon untuk tejemahan bahasa Inggris telephone machine. Namun belakangan kata pesawat cenderung mengarah ke kapal terbang.

Mesin telah mengembangkan kemampuan manusia sejak sebelum adanya catatan tertulis. Perbedaan utama dari alat sederhana dan mekanisme atau pesawat sederhana adalah sumber tenaga dan mungkin pengoperasian yang bebas. Istilah mesin biasanya menunjuk ke bagian yang bekerja bersama untuk melakukan kerja. Biasanya alat-alat ini mengurangi intensitas gaya yang dilakukan, mengubah arah gaya, atau mengubah suatu bentuk gerak atau energi ke bentuk lainnya.

1. Mesin pembakaran dalam ;
a. Mesin bensin
b. Mesin Diesel
c. Four-stroke cycle
d. Two-stroke cycle
e. Mesin Wankel

Mesin pembakaran dalam adalah sebuah mesin yang sumber tenaganya berasal dari pengembangan gas-gas panas bertekanan tinggi hasil pembakaran campuran bahan bakar dan udara, yang berlangsung di dalam ruang tertutup dalam mesin, yang disebut ruang bakar (combustion chamber).

Sebuah mesin piston bekerja dengan membakar bahan bakar hidrokarbon atau hidrogen untuk menekan sebuah piston, sedangkan sebuah mesin jet bekerja dengan panas pembakaran yang mendorong bagian dalam nozzle dan ruang pembakaran, sehingga mendorong mesin ke depan.

Secara kontras, sebuah mesin pembakaran luar seperti mesin uap, bekerja ketika proses pembakaran memanaskan fluida yang bekerja terpisah, seperti air atau uap, yang kemudian melakukan kerja.

Mesin jet, kebanyakan roket dan banyak turbin gas termasuk dalam mesin pembakaran dalam, tetapi istilah “mesin pembakaran dalam” seringkali menuju ke “mesin piston”, yang merupakan tipe paling umum mesin pembakaran dalam.

Mesin pembakaran dalam ditemukan di Cina, dengan penemuan kembang api pada Dinasti Song. Mesin pembakaran dalam resiprokat (mesin piston) ditemukan oleh Samuel Morey yang menerima paten pada 1 April.

2. Mesin pembakaran luar ;
a. Mesin uap
b. Mesin Stirling
c. fourstroke

Mesin pembakaran luar atau sering disebut juga sebagai eksternal combustion engine (ECE), yaitu dimana proses pembakarannya terjadi diluar mesin.

Hal-hal yang dimiliki pada mesin pembakaran luar yaitu :
a. dapat memakai semua bentuk bahan bakar.
b. dapat memakai bahan bakar yang bermutu rendah.
c. cocok untuk melayani beban-beban besar dalam satu poros.
d. lebih cocok dipakai untuk daya tinggi

contoh mesin pembakaran luar misalnya pesawat tenaga uap, pelaksanaan pembakaran dilakukan diluar mesin.

Pada motor bakar torak tidak terdapat proses pemindahan kalor gas pembakaran ke fluida kerja, karena itu jumlah komponen motor bakar sedikit, cukup sederhana, lebih kompak, dan lebih ringan dibandingkan dengan mesin pembakaran luar (mesin uap). Karena itu pula penggunaan motor bakar sangat banyak dan menguntungkan. Penggunaan motor bakar dalam masyrakat antara lain adalah dalam bidang transportasi, penerangan, dan sebagainya.

PENGERTIAN DAN CARA KERJA PISTON

Piston adalah komponen mesin yang membentuk ruang bakar bersama – sama dengan silinder blok dan silinder head. Piston jugalah yang melakukan gerakan naik turun untuk melakukan siklus kerja mesin, serta piston harus mampu meneruskan tenaga hasil pembakaran ke crankshaft. Jadi dapat kita lihat bahwa piston memiliki fungsi yang sangat penting dalam melakukan siklus kerja mesin dan dalam menghasilkan tenaga pembakaran. Untuknya maka piston harus memiliki syarat – syarat sebagai berikut:

1. Ringan, agar mudah bagi mesin dalam mencapai putaran tinggi. Jika konstruksi piston terlalu berat , maka sulit bagi mesin untuk mencapai putaran tinggi, sehingga akselerasi sepeda motor atau mobil menjadi sangat lambat.. Atau bahasa mudahnya, sepeda motor atau mobil lambat untuk cepat mencapai kecepatan tinggi walau gas sudah ditarik.
2. Tahan terhadap tekanan ledakan karena hasil pembakaran. Pada saat langkah usaha , bensin dan udara terbakar oleh percikan bunga api listrik dari busi. Hasil pembakaran ini akan menimbulkan ledakan dan tekanan yang sangat kuat di dalam ruang bakar, tak terkecuali piston menerima ledakan dan tekanan dari hasil pembakaran tersebut.. Karenanya selain piston harus ringan tapi piston juga harus kuat dalam menahan ledakan dan tekanan hasil pembakaran untuk diteruskan menggerakkan poros engkol.
3. Tahan terhadap pemuaian. Pembakaran campuran bensin dan udara dalam ruang bakar akan menimbulkan panas, suhu di daerah ruang bakar akan naik sangat tinggi. Seperti telah kita ketahui bahwa dengan naiknya suhu , maka logam akan mengalami perubahan bentuk atau memuai. Piston yang terbuat dari logam – logam khusus pun akan mengalami pemuiaan yang tidak sedikit. Jika pemuaian yang dialami piston berlebihan maka akan membuat piston terkunci atau ngancing ke dinding silinder blok, sehingga piston akan berhenti bekerja naik turun dalam silinder , sehingga bisa dikatakan bahwa mesin telah mati dengan berhentinya piston dalam melakukan gerakan naik turun.

Selain itu, piston adalah sumbat geser yang terpasang di dalam sebuah silinder mesin pembakaran dalam silinder hidraulik, pneumatik, dan silinder pompa.

Tujuan piston dalam silinder adalah :

1. Mengubah volume dari isi silinder, perubahan volume bisa diakibatkan karena piston mendapat tekanan dari isi silinder atau sebaliknya piston menekan isi silinder. Piston yang menerima tekanan dari fluida dan akan mengubah tekanan tersebut menjadi gaya (linear).
2. Membuka-tutup jalur aliran.

Cara Kerja Piston

Dengan fungsi tersebut, maka piston harus terpasang dengan rapat dalam silinder. Satu atau beberapa ring (cincin) dipasang pada piston agar sangat rapat dengan silinder. Pada silinder dengan temperatur kerja menengah ke atas, bahan ring terbuat dari logam, disebut dengan ring piston (piston ring). Sedangkan pada silinder dengan temperatur kerja rendah, umumnya bahan ring terbuat dari karet, disebut dengan ring sil (seal ring).

Agar menghasilkan tenaga gerak, pada mesin bensin diiakukan tahapan proses berikut :

1. Pengisapan gas (campuran bensin dan udara) ke dalam silinder ketika piston bergerak turun.
2. Kompresi di dalam ruang bakar ketika piston bergerak naik. Di akhir kompresi ini dilakukan penyalaan oleh busi, agar gas terbakar.
3. Kerja yaitu bergeraknya pinton ke bawah karena terdesak oleh gas hasil pembakaran yang bersuhu dan bertekanan tinggi.
4. Pembuangan, yaitu membuang gas sisa pembakaran ke luar silinder.

Pengertian VTEC, DOHC, SOHC, VVT-i, I-DSi dan EFI

Pada masa sekarang, manusia terus berlomba-lomba berinovasi dalam bidang teknologi. Banyak sekali teknologi-teknologi canggih yang saat ini telah berhasil di ciptakan oleh manusia demi mendukung era modern saat ini. Tak terkecuali pada teknologi kendaraan masa kini, manusia terus berusaha untuk menciptakan teknologi-teknologi baru yang lebih canggih dan lebih efisien demi menunjang kebutuhan manusia di masa sekarang.

Kali ini akan akan saya jelaskan pengertian dan penjelasan tentang pengertian dari teknologi VTEC, DOHC, SOHC, I-DSi, dan EFI yang saya ambil dari berbagai sumber dan kemudian saya rangkum dan saya gabungkan menjadi satu pada artikel ini. Langsung saja saya jelaskan satu per satu dari pengertian di atas.

1. Teknologi VTEC

VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) adalah teknologi pengatur katup canggih yang ditemukan oleh Honda, dan sampai sekarang masih digunakan oleh jajaran mesin Honda. Keunggulan teknologi VTEC terletak di kemampuan mesin bersilinder kecil dalam menghasilkan tenaga yang sebanding dengan mesin yang bersilinder besar, dan di samping itu juga memberikan konsumsi bahan bakar yang baik, serta juga dapat digunakan secara harian.

Dengan teknologi VTEC, performa optimal pada kecepatan tinggi, namun tetap dapat mempertahankan efisiensi bahan bakar sehingga dapat menurunkan tingkat emisi dan polusi. Hanya pada mesin VTEC pengaturan ketinggian bukaan katup diatur secara elektronik.

Pada putaran rendah, satu katup terbuka penuh dan katup lainnya hanya terbuka sedikit untuk menciptakan efek perputaran udara di dalam ruang bakar, sehingga dapat mencapai tenaga mesin yang optimal dan akselerasi responsif baik pada saat putaran RPM tinggi atau rendah.

Secara prinsip, VTEC terbagi tiga macam: VTEC-E, VTEC SOHC, dan VTEC DOHC. Ketiganya memanfaatkan rocker arm sebagai pengatur waktu bukaan katup. VTEC-E (Economic) digunakan pertama kali di Indonesia oleh Honda Civic Ferio 1996. Di putaran rendah, jumlah katup yang terbuka hanya 12 dari 16 katup, sisanya akan terbuka saat putaran mesin tinggi.

VTEC SOHC seperti yang digunakan pertama kali di Indonesia oleh old Honda City. Lama (duration) dan jarak (lift) bukaan katup masuk akan berbeda saat idle, putaran sedang dan tinggi. Namun untuk katup buang, tidak diatur durasi dan lift-nya. Pada VTEC DOHC, katup buangnya pun diatur durasi dan lift-nya. Prinsip kerjanya serupa dengan VTEC SOHC, tapi cam-nya terpisah menjadi dua.

Keunggulan VTEC

1. Mesin bersilinder kecil, mampu menghasilkan tenaga sebanding dengan mesin bersilinder besar.
2. Memberikan konsumsi bahan bakar yang baik.
3. Menjaga performa mesin agar tetap optimal, baik untuk putaran mesin rendah maupun putaran tinggi.
4. Proses pembuangan tak memerlukan pembukaan katup variabel sebab gas buang semakin lancar, jadi kerja mesin akan semakin enteng.

Kelemahan VTEC

Karena menggunakan oli, kerja VTEC bisa terganggu karena oli mesin kurang, kotor atau tekanan oli rendah karena adanya kebocoran pada sistem, misalnya O-ring yang rusak.

2. DOHC dan SOHC

Antara SOHC dengan DOHC memang memiliki perbedaan konsep yang besar. Kedua istilah tersebut berbicara mengenai mekanisme pergerakan katup. SOHC merupakan singkatan dari Single OverHead Camshaft, sedangkan DOHC adalah kepanjangan dari Double OverHead Camshaft.

Terlihat dari dari kedua singkatan tersebut ada satu kata yang sama yaitu, camshaft atau noken as. Memang pada noken as inilah terletak perbedaan kedua teknologi tersebut.

Camshhaft atau noken as memiliki fungsi untuk membuka tutup katup isap dan katup buang. Katup isap bertugas untuk mengisap campuran bahan bakar udara ke dalam ruang bakar. Sebaliknya, katup buang memiliki tugas untuk menyalurkan sisa pembakaran ke knalpot.

Sebenarnya teknologi mekanisme katup tidak hanya SOHC dan DOHC, tetapi masih ada sistem lain yang disebut OHV (Over Head Valve). Mekanisme kerja katup ini sangat sederhana dan memiliki daya tahan tinggi. Penempatan camshaft-nya berada pada blok silinder yang dibantu valve lifter dan push rod diantara rocker arm.

Mekanisme OHV banyak dipakai oleh mesin diesel truk yang hanya membutuhkan torsi. Karena pengembangan teknologinya terbatas, sistem OHV sudah jarang digunakan lagi pada mesin bensin.

Para ahli otomotif terus berpikir untuk menciptakan sistem mekanisme katup baru. Mereka pun beralih ke model OverHead Camshaft (OHC) yang menempatkan noken as di atas kepala silinder. Noken as langsung menggerakkan rocker arm tanpa melalui lifter dan push rod. Camshaft digerakkan oleh poros engkol melalui rantai atau tali penggerak.

Tipe ini sedikit lebih rumit dibandingkan dengan OHV. Karena tidak menggunakan lifter dan push rod, bobot bagian yang bergerak menjadi berkurang. Ini membuat kemampuan mesin pada kecepatan tinggi cukup baik karena katup mampu membuka dan menutup lebih presisi pada kecepatan tinggi. OHC yang memakai noken as tunggal sebagai tempat penyimpanan katup isap dan buang sering disebut sebagai SOHC.

Setiap noken as untuk setiap silinder hanya mampu menampung 2 katup, 1 isap, dan 1 buang. Oleh karena itu, mesin yang memiliki 4 silinder pasti hanya bisa memakai 8 katup.

Keinginan untuk membuat mesin yang lebih bertenaga dibandingkan model SOHC, mendorong lahirnya teknologi DOHC. Mesin DOHC mempunyai suara yang lebih halus dan performa mesin yang lebih baik dari pada SOHC karena masing-masing poros pada mesin DOHC memiliki fungsi berbeda untuk mengatur klep masuk dan buang.

Sementara itu, pada mesin SOHC, satu poros sekaligus bertugas mengatur buka/tutup klep masuk/buang sehingga pembakaran yang terjadi pada mesin DOHC lebih maksimal dan akselerasi mobil bermesin DOHC menjadi lebih baik.

DOHC memakai dua noken as yang ditempatkan pada kepala silinder. Satu untuk menggerakkan katup isap dan satu lagi untuk menjalankan katup buang. Sistem buka tutup ini tidak memerlukan rocker arm sehingga proses kerja menjadi lebih presisi lagi pada putaran tinggi.

DOHC

SOHC

Konstruksi tipe ini sangat rumit dan memiliki kemampuan yang sangat tinggi dibandingkan dua teknologi lainnya. Mekanisme katup DOHC bisa dibagi menjadi dua model, yaitu single drive belt directly dan noken as intake (isap) yang digerakkan roda gigi.

Pada teknologi pertama, dua noken as digerakkan langsung dengan sebuah sabuk. Sedangkan pada model kedua, hanya salah satu noken as yang disambungkan dengan sabuk. Umumnya ada lah bagian roda gigi katup intake. Antara roda gigi intake disambungkan dengan roda gigi exhaust (buang), sehingga katup exhaust akan turut bergerak pula.

Adanya dua batang noken as memungkinkan pabrikan untuk memasangkan teknologi multikatup dan katup variabel pada mesin DOHC. Dalam satu silinder bisa dipasang lebih dari satu katup. Saat ini umumnya pabrikan menggunakan model 2 katup isap dan 2 katup buang, sehingga mesin DOHC yang memiliki 4 silinder bisa memasang 16 katup sekaligus.

Sebenarnya mesin 4 langkah mempunyai 4 proses kerja, yaitu langkah isap, kompresi, usaha, dan buang. Tetapi bekerjanya katup hanya membutuhkan katup isap dan buang, karena sisa proses lainnya terjadi di ruang bakar. Mekanime pergerakan katup diatur sedemikian rupa sehingga noken as berputar satu kali untuk menggerakkan katup isap. Sedangkan untuk katup buang sebanyak 2 kali berputarnya poros engkol.

Gerakan "noken as"

Noken as membuka dan menutup katup sesuai timing yang telah diprogram. Noken as digerakkan oleh poros engkol dengan beberapa metode, yaitu timing gear, timing chain, dan timing belt. Metode timing gear digunakan pada mekanisme katup jenis mesin OHV yang letak sumbunya di dalam blok silinder. Timing gear umumnya menimbulkan bunyi yang besar dibandingkan model rantai (timing chain), sehingga mesin bensin OHV menjadi kurang populer dibandingkan model lainnya.

Model timing chain dipakai untuk mesin SOHC dan DOHC. Noken as digerakkan oleh rantai (timing chain) dan roda gigi sprocket sebagai ganti dari timing gear. Timing chain dan roda gigi sprocket dilumasi dengan oli.

Tegangan rantai diatur oleh chain tensioner. Vibrasi getaran rantai dicegah oleh chain vibration damper. Noken as yang digerakkan rantai hanya sedikit menimbulkan bunyi dibandingkan dengan timing gear, sehingga banyak diadopsi pabrikan.

Teknologi timing belt lahir dari kebutuhan akan mesin yang bersuara senyap. Model sabuk ini tidak menimbulkan bunyi kalau dibandingkan dengan rantai. Selain itu tidak memerlukan pelumasan dan penyetelan tegangan. Kelebihan lainnya adalah belt lebih ringan dibandingkan rantai. Belt penggerak dibuat dari fiberglass yang diperkuat karet sehingga memiliki daya regang yang baik. Belt juga tidak mudah meregang bila terjadi panas. Oleh karena itu, model belt kini banyak dipasang pada mesin modern.

3. VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence)

Mesin yang pertama kali diperkenalkan pada 1996 ini telah digunakan di sebagian besar mobil Toyota. Tak hanya itu mesin ini diklaim membuat mesin lebih efisien dan bertenaga, ramah lingkungan serta hemat bahan bakar. lalu bagimana dengan sistem kerjanya hingga dapat menciptakan hasil yang memuaskan.

Layaknya telah diuraikan wikipedia, cara kerja teknologi ini cukup simpel. Untuk menghitung waktu buka tutup katup ( valve timing ) yang optimal, ECU ( Electronic Control Unit ) menyesuaikan dengan kecepatan mesin, volume udara masuk, posisi throttle ( akselerator ) dan temperatur air. Supaya target valve timing senantiasa terwujud, Sensor posisi chamshaft atau crankshaft memberikan sinyal yang menjadi respon koreksi.

Mudahnya sistem VVT-i ini akan terus mengoreksi valve timing atau jalur keluar masuk bahan bakar dan udara. Disesuaikan dengan pijakan pedal gas dan beban yang ditanggung untuk menghasilkan torsi optimal di tiap-tiap putaran dan beban mesin. Dengan begitu akan menghasilkan tenaga yang optimal, hemat bahan bakar dan ramah lingkungan.

Keunggulan VVT-i

1. Tenaga yang optimal disetiap putaran mesin, Sistem katup mendukung proses pembakaran lebih efektif dalam menghasilkan tenaga yang maksimal.
2. Hemat Bahan Bakar, Pengaturan katup elektronik membuat konsumsi bahan bakar menjadi hemat dan efesien.
3. Gas Buang Ramah Lingkungan,Suplai bahan bakar dan udara yang diatur oleh sistem kerja katup membuat pembakaran menjadi sempurna, dan gas buang yang dihasilkan menjadi besih.
4. Tercatat lebih dari satu varian Toyota yang mengadopsi Teknologi VVT-i ini layaknya Toyota Avanza, Toyota Innova, Toyota Yaris dan Sedan Toyota Vios.

4. i-DSI (intelligent Dual and Sequential Ignition)

Mesin i-DSI sebagai teknologi pintar yang dirancang khusus untuk mobil kompak, dengan 2 buah busi pada tiap silinder di dalam ruang pembakaran dan pengontrolan waktu pembakaran secara cerdas, dapat mencapai ultra-high fuel economy dengan pemakaian bahan bakar yang rendah dan ekonomis, sekaligus menghasilkan torsi maksimal pada putaran RPM rendah sampai menengah, sesuai kecepatan pada penggunaan sehari-hari.

Mesin i-DSI melakukan pembakaran yang lebih efisien, sehingga menghasilkan tenaga mobil yang lebih responsif, pemakaian bahan bakar yang paling hemat di kelasnya, dan emisi gas buang yang lebih bersih.

Bagaimana i-DSI bekerja?

Mesin i-DSI mempunyai ruang pembakaran yang compact dan dua busi pada tiap silinder.
Sistem dual & sequential ignition mengatur waktu urutan pengapian dari kedua busi, yaitu pada langkah hisap dan langkah buangnya, berdasarkan kecepatan dan beban kerja mesin.

Pengaturan ini memungkinkan pembakaran yang lebih cepat dan menyeluruh serta momen puntir yang besar pada kecepatan rendah-menengah. Sistem tersebut akhirnya menghasilkan keseimbangan tinggi antara pemakaian bahan bakar yang ekonomis dan tenaga yang responsif.

5. Teknologi EFI (Electronic Fuel Injection)

EFI adalah sebuah kata singkatan dari Electronic Fuel Injection. Adapun pengertian dari EFI adalah sebuah sistem penyemprotan bahan bakar yang dalam kerjanya dikontrol secara elektronik agar didapatkan nilai campuran udara dan bahan bakar selalu sesuai dengan kebutuhan motor bakar, sehingga didapatkan daya motor yang optimal dengan pemakaian bahan bakar yang minimal serta mempunyai gas buang yang ramah lingkungan.

Dalam kehidupan sehari hari nama EFI telah dipakai oleh merk Toyota, sedangkan merk lain mempunyai nama nama yang berbeda, akan tetapi prinsip dari semua sistem tersebut adalah sama.

Fungsi dan Cara Kerja Injeksi

Fungsi dan cara kerja komponen injeksi Bahan bakar bensin elektronik Sistem EFI itu terdiri dari tiga system utama,yaitu system bahan bakar,system induksi udara,dan system control elektronik. Untuk sepeda motornya bisa dilihat di Sepeda Motor Injeksi Honda.

Sistem Bahan Bakar

Sitem Bahan Bakar berfungsi untuk menyalurkan bahan bakar dari tangki ke ruang bakar.
Komponen system bahan bakar terdiri atas pompa bahan bakar, fuel pulsation damper, pressure regulator, injektor dll.

Pompa Bahan Bakar
Pompa bahan bakar berfungsi utuk menyalurkan bahan bakar dari tangki ke injector. Pompa bahan bakar yang digunakan adalah pompa bahan bakar listrik.

Fuel Pulsation Damper
Fuel pulsation damper berfungsi sebagai penyerap perubahan tekanan pada saluran tekanan karena adanya injeksi. Tekanan bahan bakar dalam intake manifold dipertahankan oleh pressure regulator.

Pressure Regulator
Pressure regulator berfungsi mengatur tekanan bahan bakar ke injector-injektor.Jumlah bahan bakar yang di injeksikan diatur oleh sinyal yang di berikan ke injector sehingga tekanan harus tetap pada tiap-tiap injketor.Untuk mendapatkan jumlah penyemprotan yang tepat,tekanan bahan bakar harus dipertahankan lebih kurang 2,55 kg/cm2.

Injektor
Injektor adalah sebuah nozzle elektromagnetik yang kerjanya dikontrol leh computer.Injektor dilengkapi dengan heat insulator pada saluran masuk atau pada kepala slinder yang dekat dengan lubang pemasukan.

Cold Start Injektor
Cold start Injektor digunakan untuk mensuplai bahan-bahan pada saat suhu motor masih rendah.Injektor ini dipsang di baian tengah ruangan udara masuk. Injektor bekerja hanya pada saat start bila temperature air pendingin di bawah 220 Celsius.

Sistem induksi udara berfungsi untuk menyediakan sejumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran terdiri atas:

Throttle Body
Throttle body terdiri atas katup therottle untuk mengontroludara masuk,sebuah system by pass udara yang mengatur aliran udara pada putaran idle dan sebuah throttle position sensor untuk menyensor kondisi terbukanya katup therottle.

Katup Udara
Katup udara di gunakan untuk fast idle yang bekerjanya oleh bimetal dan heat coil motor dalam keadaan dingin.Katup udara di pasangkan pada permukaan samping kanan slinder.Jika putaran fast idle selama pemanasan tidak stabil atau rendah maka hali ini antara lain disebabkan oleh kesalahan pembukaan katup udara.

Air Flow Meter
Air flow meter mendeteksi jumlah udara yang masuk dan mengirimkan sinyal ke computer yang menentukan dasar jumlah injeksi.Air flow meter terdiri atas plat pengukur,pegas kembali ,baut penyekat campuran idle,sensor udaa masuk dan switch pompa bahan bakar.

System Kontrol Elektronik (ECU)
Kalau komputer mempunyai CPU, maka pada sistem Injeksi mempunyai ECU (Electronic Control Unit) Sistem Kontrol elektronik mempunyai bermacam-macam sensor yang terdiri atas air flow meter, Sensor air pendingin, sensor psisi katup gas, sensor udara masuk, sensor gas tekan, dan sensor tekanan mesin.

Perangkat ini akan menentukan lama kerja injector.Kelengkapan yang lain adalah main relay yang menyediakan sumber arus listrik ke computer. Circuit opening relay yang mengontrol kerja pompa bahan bakar dan sebuah resistor yang menstabilkan kerja injector.

Sifat – Sifat Material

Sifat – Sifat Material

Secara garis besar material mempunyai sifat-sifat yang mencirikannya, pada bidang teknik mesin umumnya sifat tersebut dibagi menjadi tiga sifat. Sifat –sifat itu akan mendasari dalam pemilihan material, sifat tersebut adalah:

·         Sifat mekanik

·         Sifat fisik

·         Sifat teknologi

Dibawah ini akan dijelaskan secara terperinci tentang sifat-sifat material tersebut

1. Sifat Mekanik

Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Dalam prakteknya pembebanan pada material terbagi dua yaitu beban statik dan beban dinamik. Perbedaan antara keduanya hanya pada fungsi waktu dimana beban statik tidak dipengaruhi oleh fungsi waktu sedangkan beban dinamik dipengaruhi oleh  fungsi waktu.

Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan pengujian mekanik. Pengujian mekanik pada dasarnya bersifat merusak  (destructive test), dari pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan keadaan dari material tersebut.

Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen. Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal dari jenis, komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya  didapatkan pada material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran, kemampuan mesin, kualitas atau jumlah cacat pada material  dan ketelitian dalam membuat spesimen. Sifat mekanik tersebut meliputi antara lain: kekuatan tarik, ketangguhan, kelenturan, keuletan, kekerasan, ketahanan aus, kekuatan impak, kekuatan mulur, kekeuatan leleh dan sebagainya.

Sifar-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan:

·         Tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi  persatuan luas.

·         Regangan yaitu besar deformasi persatuan luas.

·         Modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material.

·         Kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau kemampuan material untuk menahan deformasi.

·         Kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis.

·         Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula.

·         Keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah.

·         Ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan.

·         Kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan.

2. Sifat Fisik

Sifat penting yang kedua dalam pemilihan material adalah sifat fisik. Sifat fisik adalah kelakuan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh pembebanan seperti pengaruh pemanasan, pendinginan dan pengaruh arus listrik yang lebih mengarah pada struktur material. Sifat fisik material antara lain : temperatur cair, konduktivitas panas dan panas spesifik.

Struktur material sangat erat hubungannya dengan sifat mekanik. Sifat mekanik dapat diatur dengan serangkaian proses perlakukan fisik. Dengan adanya perlakuan fisik akan membawa penyempurnaan dan pengembangan material bahkan penemuan material baru.

3. Sifat Teknologi                             

Selanjutnya sifat yang sangat berperan dalam pemilihan material adalah sifat teknologi yaitu kemampuan material untuk dibentuk atau diproses. Produk dengan kekuatan tinggi dapat dibuat dibuat dengan proses pembentukan, misalnya dengan pengerolan atau  penempaan. Produk dengan bentuk yang rumit dapat dibuat dengan proses pengecoran. Sifat-sifat teknologi diantaranya sifat mampu las, sifat mampu cor, sifat mampu mesin dan sifat mampu bentuk. Sifat material terdiri dari sifat mekanik yang merupakan sifat material terhadap pengaruh yang berasal dari luar serta sifat-sifat fisik yang ditentukan oleh komposisi yang dikandung oleh material itu sendiri.

 2.2 Kekerasan

Kekerasan adalah ukuran ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis lokal. Nilai kekerasan tersebut dihitung hanya pada tempat dilakukannya pengujian tersebut (lokal), sedangkan pada tempat lain bisa jadi kekerasan suatu material berbeda dengan tempat yang lainnya. Tetapi nilai kekerasan suatu material adalah homogen dan belum diperlakupanaskan secara teoritik akan sama untuk tiap-tiap titik.

2.2.1   Metoda Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan sering sekali dilakukan karena mengetahui kekerasan suatu material maka (secara umum) juga dapat diketahui beberapa sifat mekanik lainnya, seperti kekuatan. Pada pengujian kekerasan dengan metoda penekanan, penekan kecil (identor) ditekankan pada permukaan bahan yang akan diuji dengan penekanan tertentu. Kedalaman atau hasil penekanan merupakan fungsi dari nilai kekerasan, makin lunak suatu bahan makin luas dan makin dalam akibat penekanan tersebut, dan makin rendah nilai kekerasannya.

 

2.3 Uji Tarik

Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Pada uji tarik benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah secara kontinu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjang yang dialami benda uji dengan extensometer, seperti terlihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Skema pengujian tarik dengan UTM

Tegangan yang didapatkan dari kurva tegangan teoritik adalah tegangan yang membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan tersebut diperoleh dengan cara membagi beban dengan luas awal penampang lintang benda uji itu.

                                    s =  P / A_o                                                               …..2.1

Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (d atau DL), dengan panjang awal.

                        e =  d/ L_o  =  DL/ L_o =  ( L - L_o ) / L_o                                …….2.2

Karena tegangan dan regangan dipeoleh dengan cara membagi beban dan perpanjangan dengan faktor yang konstan, kurva beban – perpanjangan akan mempunyai bentuk yang sama seperti pada gambar 2.4. Kedua kurva sering dipergunakan.

Gambar 2.4  Kurva Tegangan Regangan  teknik (s - e)

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakukan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, temperatur, dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan, dan pengurangan luas. Parameter pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan yang kedua menyatakan keuletan bahan.

2.3.1        Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strenght), adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan material. Untuk logam ulet, kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban lmaksimum, diman logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Pada tegangan yang lebih komplek, kaitan nilai tersebut dengan kekuatan logam, kecil sekali kegunaannya. Kecenderungan yang banyak ditemui adalah, mendasarkan rancangan statis logam ulet pada kekuatan luluhnya. Tetapi karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dipakai.

Kekuatan tarik adalah besarnya beban maksimum dibagi dengan luas penampang lintang awal benda uji.

                                    s_u = P _{maks /}  A_{o                                                              ……………} 2.3

Korelasi emperis yang diperluas antar kekuatan tarik dengan sifat mekanik lainnya seperti kekerasan dan kekuatan lelah, sering dipergunakan. Hubungan tersebut hanya terbatas pada hasil penelitian beberapa jenis  material.

2.3.2 Kekuatan Luluh

Kekuatan luluh menyatakan besarnya tegangan yang dibutuhkan tegangan yang dibutuhkan untuk berdeformasi plastis material. Pengukuran besarnya tegangan pada saat mulai terjadi deformasi plastis atau batas luluh, tergantung pada kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar material mengalami perubahan sifat dari elastis menjadi plastis, yang berlangsung sedikit demi sedikit dan titik saat deformasi plastis mulai terjadi, sukar ditentukan secara teliti. Sehingga kekuatan luluh sering dinyatakan sebagai kekuatan luluh offset, yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan (regangan offset). Kekuatan luluh offset ditentukan tegangan pada perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis sejajar dengan kemiringan kurva pada regangan tertentu. Di Amerika Serikat regangan offset ditentukan  sebesar 0,2 atau 0,1 %          ( e = 0,002 atau 0,001 mm/mm)

                      s_y = P_(offset) / A_o                                                               …….2.4

Gambar 2.5 Kurva tegangan regangan yang mengindikasikan kriteria luluh

Beberapa bahan pada dasarnya tidakmempunyai bagian linear pada kurva tegangan-regangan, misalnya tembaga lunak atau besi cor kelabu. Untuk bahan-bahan tersebut, metode offset tidak dapat digunakan dan untuk pemakaian praktis, kekuatan luluh didiefinisikan sebagai tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan regangan total tertentu, misalnya e = 0,5 %.

2.3.3   Keuletan (e)

Keuletan adalah suatu besaran kualitatif dan sifat subyektif suatu bahan, yang secara umum pengukurannya dilakukan untuk memenuhi tiga kepentingan, yaitu:

q  Menyatakan besarnya deformasi yang mampu dialami suatu material, tanpa terjadi patah. Hal ini penting untuk proses pembentukan logam, seperti pengerolan dan ekstruksi.

q  Menunjukkan kemampuan logam untuk mengalir secara plastis sebelum patah.Keuletan logam yang tinggi menunjukkan kemungkinan yang besar untuk berdeformasi secara lokal tanpa terjadi perpatahan.

q  Sebagai petunjuk adanya perubahan kondisi pengolahan.

Ukuran keuletan dapat digunakan untuk memperkirakan kualitas suatu bahan, walaupun tidak ada hubungan langsung antara keuletan dengan perilaku dalam pemakaian bahan.

Cara untuk menentukan keuletan yang diperoleh dari uji tarik adalah regangan teknis pada saat patah (e_f), yang biasa disebut perpanjangan dan pengukuran luas penampang pada patahan (q). Kedua sifat ini didapat setelah terjadi patah, dengan cara menaruh benda uji kembali, kemudian diukur panjang akhir benda uji (L_f) dan diameter pada patahan (D_f), untuk menghitung luas penampang patahan (A_f).

            e_f  =   ( L_f – L_o ) / L_o                                                         ………..2.5

             q  =  ( A_o – A_f ) / A_o                                                                         ……….2.6

Baik perpanjangan maupun pengurangan luas penampang, biasanya dinyatakan dalam persentase. Karena cukup besar bagian deformasi plastis yang akan terkonsentrasi pada daerah penyempitan setempat, maka harga  e_f   akan bergantung pada panjang ukur awal (L_o). Makin  kecil panjang ukur, makin besar pengaruhnya pada perpanjangan keseluruhan. Oleh karena itu bila diberikan harga persentase perpanjangan, maka panjang ukur L_o akan selalu disertakan.

2.3.4   Modulus Elastisitas ( E )

Gradien bagian linear awal kurva tegangan-regangan adalah modulus elastisitas atau modulus Young. Modulus elastisitas adalah ukuran kekakuan suatu bahan. Makin besar modulus elastisitas makin kecil regangan elastis yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.

Modulus elastisitas dirumuskan seperti persamaan 2.7.

                 E =  s / e                                                                …………….2.7

Modulus elastisitas biasanya diukur pada temperatur tinggi dengan metode dinamik.

2.3.5   Kelentingan (Resilience)

Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu berdeformasi secara elastis dan kembali kebentuk awal apabila bebannya dihilangkan. Kelentingan biasa dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yaitu energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh. Modulus kelentingan (Resilience Mudulus) dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2.8.

                        U_R  =   s_o² / 2E                                                ……………2.8

2.3.6   Ketangguhan (Toughness)

Ketangguhan adalah jumlah energi yang diserap material sampai terjadi patah, yang dinyatakan dalam Joule. Energi yang diserap digunakan untuk berdeformasi, mengikuti arah pembebanan yang dialami. Pada umumnya ketangguahan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan..Terdapat beberapa pendekatan matematik untuk menentukan luas daerah dibawah kurva tegangan-regangan.

Untuk logam-logam ulet mempunyai kurva yang dapat didekati dengan persamaan-persamaan berikut:

                        U_T » s_u .e_f                                                                        ………..2.9

                       

                        U_T » ( s_o  +  s_u ) e_f   / 2                                       ………..2.10

                        U_T »  2/3 ( s_u ) e_f                                                .………..2.11

2.3.7        Kurva Tegangan Regangan Sesungguhnya

Kurva tegangan regangan teknik tidak memberikan indikasi karekteristik deformasi yang sesungguhnya, karena kurva tersebut semuanya berdasarkan pada dimensi awal benda uji, sedangkan selama pengujian terjadi perubahan dimensi. Pada tarik untuk logam liat, akan terjadi penyempitan setempat pada saat beban mencapai harga maksimum. Karena pada tahap ini luas penampang lintang benda uji turun secara cepat, maka beban yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi akan segera mengecil.

Kurva tegangan regangan teknik juga menurun setelah melewati beban maksimum. Keadaan sebenarnya menunjukkan, logam masih mengalami pengerasan regangan sampai patah sehingga tegangan yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi juga bertambah besar. Tegangan yang sesungguhnya (s_s) adalah beban pada saat manapun dibagi dengan luas penampang lintang benda uji, A_o dimana  beban itu bekerja.