Puntiran

Sumber: Laporan Mekanika Terpakai Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin 2011

1. Pengertian Puntiran
Puntiran adalah suatu perlakuan yang terhadap material yang diberikan torsi  yang tegak lurus terhadap diameter material terssebut pada kedua ujungnya secara berlawanan.

2. Diagram Tegangan Regangan
Kekuatan bahan bukanlah kriteria satu-satunya yang harus diperhitungkan dalam perencanaan struktur. Kekakuan bahan selalu sama pentingnya. Dengan
derajat lebih kecil, sifat seperti kekerasan, ketangguhan, dan keliatan menetapkan pemilihan bahan sifat ini ditetapkan dengan membuat pengujian bahan dan membandingkan hasilnya dengan standar yang telah ada.

    Gaya luar (eksternal) yang diberikan pada suatu benda harus diimbangi oleh gaya penentang yang ada di dalam bahan. Bahan yang mempunyai gaya internal tadi dikatakan berada dalam keadaan tegang. Untuk lebih mengerti hakekat gaya internal ini, marilah kita perhatikan apa yang terjadi bila suatu benda diberi beban. Mula-mula harus ditegaskan bahwa dalam praktek, semua beban bekerja sedikit demi sedikit. Proses pembebanan ini dapat diselesaikan dalam selang waktu yang sangat singkat, namun tak akan pernah sesaat.

Bila gaya dikenakan pada suatu benda, maka bentuk benda akan berubah dan molekul-molekulnya bergeser sedikit dari posisi awalnya. Pergeseran ini mengakibatkan timbulnya gaya-gaya antar molekul, yang tergabung untuk menentang gaya yang ditimbulkan oleh beban tadi. Bila beban bertambah, perubahan bentuk benda makin besar dan gaya-gaya antar molekul juga bertambah sampai pembebanan mencapai harga akhirnya.

Gaya-gaya di dalam benda mengadakan reaksi yang sama dan berlawanan, sehingga keadaan setimbang tercapai. Bahan sekarang dalam keadaan tegang dan terenggang. Dapat dilihat nanti bahwa kedua keadaan ini pasti berhubungan, tegangan dalam bahan harus didampingi regangan dan sebaliknya. Untuk menyederhanakan perhitungan, seringkali lebih mudah bila diperhatikan ‘benda tegar’, namun ini hanya merupakan suatu konsep; karena ada bahan yang tegar sempurna, dan tidak ada benda nyata yang dapat menahan beban,tanpa sebelumnya mengalami perubahan bentuk.

Bila benda berbeban yang disebutkan diatas dibagi menjadi dua oleh suatu bidang khayal, maka tiap bagian harus berada dalam keadaan setimbang karena pengaruh gaya luar yang bekerja padanya dan gaya-gaya internal (yaitu gaya antar molekul) yang bekerja pada bidang khayal ini. Intensitas tegangan (untuk mudahnya biasanya disebut ‘tegangan’) di suatu titik pada bidang, didefinisikan sebagai gaya internal per satuan luas.

Tegangan dibedakan menjadi dua jenis. Bila gaya internal tegak lurus pada bidang yang diamati, maka didapat tegangan normal atau langsung, dan sesuai dengan arah gaya, dapat bersifat tarik (tensile) atau mampat (compressive). Bila gaya internal sejajar dengan bidang yang diamati, didapat tegangan tangensial atau geser. Seringkali resultan gaya pada elemen luasan membentuk sudut dengan bidang luasnya. Dalam keadaan semacam itu, gaya tersebut diuraikan menjadi komponen normal dan tangensial, serta menghasilkan kombinasi tegangan-tegangan normal geser.

Perubahan bentuk benda yang terjadi pada keadaan tegang disebut regangan. Ada dua macam regangan. Bahan dapat membesar atau mengecil dan menghasilkan regangan normal; atau lapisan-lapisan bahan dapat bergeser yang satu terhadap yang lain dan menghasilkan regangan geser. Untuk batang dalam keadaan tarik atau komprensi sederhana, akibat yang paling jelas terlihat adalah perubahan panjang batang, yaitu regangan normal. Intensitas regangan (biasanya disebut ‘regangan’ saja) untuk regangan normal, didefinisikan sebagai perbandingan perubahan ukuran terhadap ukuran semula.

Diagram Tegangan-Regangan

3. Puntiran Poros Berpenampang Lingkaran.
Akibat puntiran murni pada poros berpenampang lingkaran adalah timbulnya tegangan geser murni dalam bahan. Bila poros dibagi menjadi dua bagian oleh bidang transversal khayal, akan terlihat bahwa permukaan-permukaan pada kedua pihak dari bidang ini cenderung berputar, relatif yang dianggap terdiri dari lapisan-lapisan tipis transversal yang jumlahnya tak terhingga, masing-masing relative berputar sedikit terhadap lapisan berikutnya bila torsi diberikan, akibatnya poros akan terpuntir. Pergerakan angular salah satu ujung relative terhadap yang lain disebut sudut puntiran.

Tegangan puntir disebabkan oleh momen puntir yang bekerja pada penampang batang. Dalam menganalisa tegangan puntir, momen torsi yang biasanya dinyatakan dalam vektor rotasi diubah menjadi vektor translasi dengan menggunakan aturan tangan kanan. Lipatan jari tangan menunjukkan arah vektor rotasi dan jari jempol menunjukkan vektor translasi. Seperti halnya gaya aksial, tegangan puntir muncul (momen puntir ada) bila batang tersebut dipotong. Metode irisan tetap digunakan untuk mendapatkan momen puntir dalam, sehingga tegangan puntir dapat dicari.

Poros yang mengalami puntiran

4. Puntiran pada kawat baja
Tali/kawat baja sering dipakai pada mesin-mesin pengangkat sebagai salah satu perangkat mesin pemindah bahan. Dibandingkan dengan rantai, tali baja mempunyai keunggulan sebagai berikut :
a. Lebih ringan
b. Lebih tahan terhadap sentkan
c. Operasi yang tenang walaupun pada kecepatan operasi yang tinggi
d. Keandalan operasi yang lebih tinggi

Tali baja terbuat dari kawat baja dengan kekuatan b = 130 sampai 200 kg/mm2. dimana dalam proses pembuatannya kawat baja diberi perlakuan panas tertentu dan digabung dengan penarikan dingin, sehingga menghasilkan sifat mekanis kawat baja yang tinggi.

Salah satu hal yang dapat menyebabkan puntiran pada kawat baja yaitu proses pembuatan yang dilakukan dengan pemintalan (penganyaman) yang akan menyebabkan timbulnya gaya internal pada kawat baja. Hal lain yang dapat menyebabkan puntiran adalah kawat diberi pembebanan maka pintalan tadi cenderung akan mengecil sehingga juga akan menyebabkan puntiran pada kawat.

Pada saat tali ditekuk  maka akan timbul gaya-gaya yang rumit pada kawat yang terdiri dari tarikan, tekanan dan puntiran, oleh karena itu sangatlah sulit untuk mendeteksi gaya-gaya yang terjadi.

5. Tali Baja Anti Puntir
Perkembangan terakhir pada pembuatan tali baja menghasilkan jenis tali baja yang anti puntir. Tali yang demikian diproduksi oleh The Odessa Rope Works. Pada tali ini sebelum dipintal setiap kawat dan untaian dibentuk sesuai dengan kedudukannya di dalam tali. Akibatnya tali yang tidak dibebani tidak akan mengalami tegangan internal.
Tali ini mempunyai kecenderungan untuk terurai walaupun ujung tali ini tidak disimpul. Sifat ini akan mempermudah penyambungan anyaman tali.
Diantara keunggulan tali ini dibandingkan tali biasa yaitu :
a. Distribusi beban yang merata pada setiap kawat sehingga tegangan internal yang terjadi minimal
b. Lebih fleksibel

6. Karakteristik Baja da Kuningan

a. Karakteritik Baja
    Baja karbon merupakan unsur pengeras besi yang efektif dan murah oleh karena itu umumnya sebagian besar baja komersial hanya mengandung karbon dengan sedikit paduan lain. Baja karbon rendah (C < 0,3%) memiliki kekuatan sedang dengan keuletan yang sangat baik dan digunakan dalam kondisi anil atau normalisasi untuk keperluan konstruksi jembatan, bangunan, kendaraan, dan kapal laut.

    Baja karbon (0,3 < C < 0,7 %) sedang dapat dicelup untuk membentuk martensit disusul dengan penemperan untuk meningkatkan ketangguhan disamping kekuatan yang telah dimilikinya.

    Baja karbon tinggi (0,7 < C < 1,7 %) biasanya dicelup agar keras disusul dengan penemperan pada 250 derajat celcius sehingga dapat dicapai kekuatan yang memadai dengan keuletan yang memenuhi persyaratan untuk per,die dan perkakas potong.
Modulus Elastisitas baja :        E = 2,01 x 10^6 kg/cm^2  

b. Karakteristik Kuningan
    Berbeda dengan baja karbon kuningan adalah logam tahan karat, selain itu juga kuningan memiliki keuletan yang lebih baik dibandingkan dengan baja. Tetapi tingkat kekerasan dan ketangguhan kuningan lebih rendah dibandingkan dengan baja. Sedangkan untuk konduktivitas listrik kuningan lebih baik daripada baja.
Modulus Elastisitas Kuningan     E = 9.17x10^5 kg/cm^2

7.  Macam-macam Diagram Tegangan-Regangan
    Berikut ini adalah macam-macam diagram tegangan-regangan untuk beberapa material:

Baja Karbon Rendah

Besi cor

Bahan Polimer

Paduan Al-2%Cu