Uji tarik logam sesuai ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M: Memahami perbedaannya dan memanfaatkannya secara optimal
Produsen baja, produsen aluminium, OEM, dan laboratorium pengujian umumnya melakukan uji tarik logam sebagai bagian dari quality assurance. Sifat material yang penting bagi kekuatan, keselamatan, dan keandalan suatu komponen dievaluasi melalui pengujian tersebut. Pada saat yang sama, harus dipastikan bahwa pengujian dilakukan sesuai standar yang berlaku, baik ISO 6892-1, ASTM E8/E8M, maupun keduanya, tergantung pada kebutuhan pelanggan atau persyaratan akses pasar. Hal ini karena kedua standar tersebut digunakan secara luas di seluruh dunia dan sering diterapkan secara bersamaan di banyak laboratorium.
Tujuannya sama dalam semua kasus: Uji tarik harus menghasilkan data yang konsisten, andal, traceable, dan reproducible. Namun, di sinilah tantangan mulai muncul, terutama bagi laboratorium yang secara rutin melakukan pengujian berdasarkan kedua standar tersebut. Hal ini menimbulkan pertanyaan: Apakah hasil pengujian berdasarkan ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M dapat dibandingkan satu sama lain, dan jika ya, dalam kondisi seperti apa?
Dua standar, satu tujuan pengujian – namun tidak selalu menghasilkan hasil yang sama
Beberapa laboratorium yang melakukan pengujian berdasarkan kedua standar secara sengaja memanfaatkan kesamaan di antara keduanya. Mereka menyamakan parameter pengujian pada area yang diizinkan oleh kedua standar sehingga dapat menciptakan dasar yang lebih baik untuk hasil yang reproducible serta proses yang lebih efisien.
Karena pihak yang memahami perbedaan-perbedaan mendasar dapat memperoleh keuntungan nyata dalam aktivitas laboratorium sehari-hari. Hasil pengujian dapat diklasifikasikan dengan lebih baik, kemungkinan penyimpangan menjadi lebih mudah dipahami, dan urutan pengujian dapat dirancang secara lebih terarah. Yang terpenting, menjadi jelas pada bagian mana parameter dapat disamakan untuk meningkatkan reproducibility, dan pada bagian mana perlu kehati-hatian karena kedua standar menggunakan prosedur atau definisi yang berbeda.
Dua sistem standardisasi Perbedaan Solusi pengujian
Sekilas mengenai kedua standar
Artikel ini berfokus pada pengujian tarik logam pada suhu ruang berdasarkan dua standar utama:
- ISO 6892-1: Material logam – Pengujian tarik – Bagian 1: Metode pengujian pada suhu ruang
- ASTM E8/E8M: Metode standar untuk pengujian tarik material logam
Bagian standar untuk pengujian pada suhu tinggi maupun suhu rendah tidak dibahas dalam artikel ini.
Para ahli kami terlibat dalam komite standardisasi ISO dan ASTM yang relevan.
Mengapa terdapat standar ISO dan ASTM?
Perbedaan antara ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M juga berkaitan dengan organisasi yang menerbitkan standar tersebut. ISO merupakan organisasi internasional yang berbasis di Swiss dan beranggotakan badan standardisasi nasional dari berbagai negara anggota. ASTM berbasis di Amerika Serikat dan pada awalnya sangat dipengaruhi oleh kebutuhan industri Amerika, namun saat ini digunakan secara global serta melibatkan anggota dari industri, dunia akademik, dan institusi pemerintah.
Karena alasan historis, kedua organisasi tersebut memiliki perbedaan dalam struktur, metode kerja, proses pembaruan standar, dan prioritas pengembangannya. Perbedaan tersebut juga tercermin dalam standar yang mereka terbitkan: Keduanya menyediakan standar untuk pengujian tarik logam, namun terkadang menekankan aspek yang berbeda dan tingkat detail yang berbeda pula.
Mengingat pentingnya kedua standar ini secara global, upaya harmonisasi telah – dan terus menjadi fokus utama. Saat ini sudah terdapat banyak kesamaan di antara kedua standar tersebut: Proses dasar pengujian tarik logam pada kedua standar pada dasarnya sama; keduanya menggunakan sistem dan peralatan pengujian yang reproducible seperti specimen grip, dan melalui ASTM E8M telah tersedia versi metrik yang menggunakan satuan SI. Kesamaan geometri spesimen untuk spesimen datar (flat specimen) juga merupakan hasil dari proses harmonisasi tersebut.
Proses pengujiannya sendiri mengikuti logika yang sama pada kedua standar: Dimulai dari produk setengah jadi, spesimen dipersiapkan, geometri spesimen diukur, pengujian tarik dilakukan, kemudian data direkam dan dievaluasi. Struktur dasar yang sama inilah yang menjadi titik awal yang baik untuk langkah harmonisasi lebih lanjut.
Gambaran umum perbedaan utama
Meskipun proses pengujiannya serupa, ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M memiliki beberapa perbedaan yang relevan dalam aktivitas laboratorium sehari-hari. Perbedaan tersebut terutama mencakup geometri spesimen, pengukuran dimensi spesimen atau penentuan luas penampang awal, persyaratan sistem pengujian, definisi hasil pengujian, serta kecepatan dan metode kontrol pengujian.
Tidak semua perbedaan tersebut memiliki tingkat pengaruh yang sama. Beberapa hanya berkaitan dengan terminologi atau penamaan, sementara yang lain memiliki pengaruh langsung terhadap nilai hasil pengujian yang diperoleh. Oleh karena itu, yang penting bukan hanya adanya perbedaan, tetapi juga bagaimana perbedaan tersebut memengaruhi hasil pengujian.
Geometri spesimen Pengukuran penampang (cross-section) Persyaratan sistem pengujian Hasil uji Kecepatan uji
1. Spesimen geometri
Untuk spesimen datar (flat specimen), terdapat geometri yang telah ditetapkan dan konsisten antara ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M. Geometri yang seragam ini merupakan hasil harmonisasi dan memungkinkan perbandingan hasil pengujian yang lebih baik dalam kondisi tertentu.
| Parameter | ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M |
|---|---|---|
| Tipe spesimen | B1 | Spesimen datar (tipe lembaran) |
| Lebar | 12,5 mm | 12,5 mm |
| Panjang ukur (gauge length) | 50 mm | 50 mm |
| Ketebalan | hingga 3 mm | 0,13 sampai 5 mm |
Dengan demikian, rentang yang saling tumpang tindih berlaku untuk ketebalan lembaran dari 0,13 mm hingga 3 mm. Dalam rentang tersebut, geometri sheet type yang sama dapat digunakan untuk membuat kondisi pengujian semirip mungkin. Namun, hal ini tidak serta-merta menjamin seluruh hasil akan langsung reproducible, meskipun dapat mengurangi salah satu faktor yang berpengaruh besar.
Situasinya berbeda untuk round specimens. Kedua standar mendefinisikan spesimen silinder berbentuk bulat, dan pada kedua standar panjang ukur (gauge length) ditentukan berdasarkan diameter spesimen. Namun ASTM E8 membedakan spesimen berdasarkan diameter, sedangkan ISO 6892-1 juga mempertimbangkan kelompok material yang diuji. Tidak terdapat geometri round specimen yang sepenuhnya disepakati bersama oleh kedua standar. Jika ingin menciptakan kondisi pengujian yang setara dan dapat dibandingkan, maka gauge length dan diameter spesimen harus ditentukan serta disesuaikan secara sengaja agar selaras satu sama lain.
Untuk produk khusus seperti baut (screws), pipa, atau produk sejenis, bagian atau lampiran (annex) tersendiri terkadang berlaku dan harus diperhatikan.
Begitu geometri spesimen yang berbeda digunakan, hasil pengujian tidak lagi reproducible, bahkan jika nilai yang diperoleh telah dikaitkan dengan luas penampangnya. Oleh karena itu: Untuk memperoleh perilaku tegangan-regangan (stress-strain behavior) yang reproducible, gauge length dan luas penampang harus identik.
2. Pengukuran dimensi spesimen / penentuan luas penampang awal
Pengaruh pengukuran penampang sering kali diremehkan dalam praktik. Luas penampang awal memiliki pengaruh langsung terhadap seluruh nilai tegangan (stress) yang dihitung. Jika luas penampang ditentukan dengan cara yang berbeda, hasil pengujiannya pun dapat berbeda – meskipun pengujiannya sendiri dilakukan dengan benar.
Pada ISO 6892-1, pengukuran dilakukan di beberapa titik sepanjang bagian parallel specimen untuk menentukan luas penampang. Nilai luas penampang tersebut kemudian dirata-ratakan. Akurasi pengukuran ketebalan yang disyaratkan adalah ±2%.
ASTM E8/E8M menggunakan pendekatan yang berbeda. Pengukuran dilakukan pada titik tersempit dari bagian parallel specimen. Selain itu, ASTM menetapkan nilai absolut untuk akurasi pengukuran ketebalan: 2 µm untuk ketebalan lembaran di bawah 2,5 mm, 10 µm untuk ketebalan 2,5 mm hingga 5 mm, dan 20 µm untuk ketebalan di atas 5 mm.
| ISO 6892-1 | ASTM E8/E8M | |
|---|---|---|
| Metode penentuan | Pengukuran pada beberapa titik di sepanjang parallel specimen dan perataan (averaging) nilai luas penampang | Pengukuran dilakukan pada titik tersempit dari bagian parallel specimen |
| Akurasi pengukuran ketebalan | ±2% | Bergantung pada ketebalan lembaran (< 2,5 mm, 2,5 - 5 mm / > 5 mm): 2 µm / 10 µm / 20 µm |
Perbedaan antara persyaratan berbasis persentase dan berbasis nilai absolut untuk pengukuran ketebalan dapat menjadi sangat signifikan tergantung ketebalan material. Contoh: Untuk ketebalan lembaran 3 mm, ISO 6892-1 masih memperbolehkan deviasi hingga 60 µm, sementara ASTM E8M hanya memperbolehkan 10 µm. Perbedaan seperti ini dapat menjadi penting saat audit, menjawab pertanyaan pelanggan, atau ketika hasil pengujian berada dekat dengan batas spesifikasi.
3. Persyaratan sistem pengujian
Konfigurasi dasar sistem pengujian pada ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M pada dasarnya serupa:: Dibutuhkan load frame yang sesuai beserta sistem elektronik pengukuran dan kontrol, specimen grip, load cell, extensometer, serta software untuk evaluasi, penyimpanan, dan analisis data. Artinya, dasar teknis pengujian menurut kedua standar pada dasarnya serupa, sehingga laboratorium tidak perlu menggunakan dua sistem pengujian yang benar-benar berbeda.
Namun, terdapat perbedaan pada kelas akurasi yang disyaratkan untuk load cell dan extensometer. Selain itu, kelas akurasi tersebut didefinisikan secara berbeda, karena masing-masing mengacu pada standar yang berbeda: Untuk ISO 6892-1 digunakan ISO 7500-1 (pengukuran gaya) dan ISO 9513 (extensometer), sedangkan ASTM E8 menggunakan ASTM E4 (pengukuran gaya) dan ASTM E83 (extensometer).
Dalam konsultasi kami, kami mempertimbangkan aplikasi spesifik pelanggan dan mengevaluasi persyaratan mana dari ISO 6892-1 maupun ASTM E8/E8M yang lebih ketat untuk setiap kasus. Berdasarkan evaluasi tersebut, sistem pengujian dirancang agar dapat memenuhi kedua standar secara andal sejauh mungkin.
4. Hasil uji
Terdapat perbedaan dalam terminologi maupun metode penentuan hasil pengujian. Banyak parameter yang sebenarnya sangat mirip dan hanya berbeda dalam penamaannya.
Namun, perhatian khusus diperlakukan untuk elongation at maximum force dan elongation at break. Metode penentuan kedua parameter tersebut berbeda.
| ISO 6892-1 | ASTM E8 | |
|---|---|---|
| Gradien daerah elastis | mE | - |
| Titik luluh pada regangan plastis 0,2% | Rp0.2 | Titik luluh (offset = 0,2%) |
| Upper Yield Point | ReH | UYS |
| Lower Yield Point | ReL | LYS |
| Perpanjangan hasil poin | AL | YPE |
| Kekuatan Tarik | Rm | TS |
| Persentase pertambahan panjang plastis pada gaya maksimum | Ag | - |
| Persentase pertambahan panjang total pada gaya maksimum | Agt | Elu - regangan seragam (uniform elongation) |
| Ketegangan saat berhenti | A - diukur secara manual maupun dengan software | Regangan saat patah (manual) |
| Persentase pertambahan panjang total saat patah | At | Ketegangan saat berhenti |
Regangan seragam atau pertambahan panjang pada gaya maksimum
Nama parameter tersebut hampir identik dan mewakili karakteristik yang sama, namun hasilnya tidak dapat direproduksi secara langsung satu sama lain. Hal ini karena metode penentuan elongation at maximum force atau uniform elongation berbeda antara ISO dan ASTM.
Menurut ISO 6892-1, percentage total extension at maximum force Agtditentukan tepat pada titik gaya maksimum.
Pada ASTM E8, total elongation at maximum forceu ditentukan dengan metode yang berbeda. Sebuah garis horizontal digambar pada posisi 0,5% di bawah gaya maksimum, kemudian nilai regangan dibaca pada titik tengah garis tersebut.
Bergantung pada jenis material, pendekatan ini dapat menghasilkan perbedaan hasil yang cukup signifikan.
Perbedaan lainnya: ISO 6892-1 juga mendefinisikan percentage plastic extension at maximum force (Ag), yaitu nilai pertambahan panjang total setelah dikurangi komponen regangan elastis. ASTM tidak menggunakan parameter karakteristik tersebut.
Ketegangan saat berhenti
Total elongation saat patah ditentukan pada titik pengukuran terakhir sebelum terjadi penurunan gaya, karena titik tersebut menandai terjadinya fracture. Dalam ISO 6892-1, parameter ini disebut percentage total elongation at fracture At, sedangkan dalam ASTM E8 disebut elongation at break.
Untuk elongation at break A menurut ISO 6892-1, regangan elastis dikurangi sehingga hanya tersisa pertambahan panjang permanen yang dilaporkan. Di sinilah letak perbedaan utama ASTM E8, karena elongation after fracture ditentukan secara manual, dengan menyatukan kembali dua bagian spesimen yang telah patah kemudian mengukurnya. Untuk tujuan tersebut, tanda ukur (marker) harus diberikan pada spesimen sebelum pengujian dilakukan.
Karena hasil antara pengukuran manual dan otomatis umumnya dapat berbeda cukup besar, perhitungan manual juga dapat digunakan agar lebih dapat dibandingkan dengan metode ISO. Hal ini juga diperbolehkan menurut ISO 6892-1, tetapi semakin jarang digunakan karena membutuhkan usaha yang lebih besar dan menghasilkan variasi (dispersion) nilai yang lebih tinggi.
Ada satu hal lagi yang perlu diperhatikan saat membandingkan nilai strain at break: Kecepatan pengujian pada daerah deformasi plastis didefinisikan secara berbeda dalam kedua standar dan dapat bervariasi. Namun, kecepatan pengujian sangat memengaruhi hasil, dan hal ini akan terlihat lebih jelas pada bagian berikutnya.
5. Kecepatan uji dan metode kontrol
Kedua standar mendefinisikan tiga metode kontrol yang berbeda untuk kecepatan pengujian hingga titik luluh (yield point) tercapai. Metode-metode tersebut pada dasarnya sebanding secara fungsional, tetapi penamaannya berbeda, dan inilah yang sering menimbulkan kebingungan dalam praktik laboratorium sehari-hari.
Hasil yang diperoleh dengan metode kontrol yang berbeda tidak bersifat reproducible. Ini merupakan poin yang sangat penting.
| ISO 6892-1: 2020 | Deskripsi metode pengujian | ASTM E8/E8M-22 | |
|---|---|---|---|
| Metode A1: | Kontrol laju regangan (strain rate) closed-loop, misalnya 0,00025 s-1 ±20% | Metode B | Kontrol laju regangan (strain rate) closed-loop, misalnya 0,00025 s-1 ±40% |
| Metode A2: | Kontrol laju regangan (strain rate) open-loop, misalnya 0,00025 s-1 ±20% | Metode C | Kecepatan crosshead, misalnya 0,00025 s-1 ±20 % |
| Metode B | Kecepatan tegangan (stress rate), misalnya 6/60 MPa/s untuk baja atau 2/20 MPa/s untuk aluminium | Metode A | Laju tegangan (stress rate) 1,15 hingga 11,5 MPa/s |
| Kecepatan pengujian (setelah melewati yield point), misalnya untuk menentukan tensile strength | Misalnya 0,0067 s-1 ±20 % (atau 0,00025 s-1 atau 0,002 s-1) | Kecepatan pengujian (setelah melewati yield point), misalnya untuk menentukan tensile strength | Misalnya 0,00083 hingga 0,0083 s-1 |
Persyaratan untuk pengendalian laju tegangan (stress rate) berbeda antara kedua standar. Dalam ISO 6892-1, laju tegangan bergantung pada modulus elastisitas material, sedangkan pada ASTM E8 tidak bergantung pada parameter tersebut.
Di sisi lain, metode dengan kontrol strain rate hingga yield point tercapai bersifat reproducible. Pada bagian ini, kedua standar menggunakan kecepatan pengujian yang sama. Hanya pada metode "closed-loop" ASTM E8 memperbolehkan toleransi yang lebih besar.
Material logam sensitif terhadap laju regangan (strain rate). Kecepatan pengujian yang lebih tinggi dapat menyebabkan nilai yield point yang lebih tinggi dan dengan demikian memberikan pengaruh besar terhadap hasil pengujian.
Reproducibility terbaik terhadap nilai hasil pengujian dicapai dengan metode closed-loop. Metode ini memastikan laju regangan yang identik saat menentukan yield point. Metode ini menuntut kemampuan peralatan yang lebih tinggi, namun menghasilkan data yang lebih andal dan variasi yang lebih rendah.
Kesimpulan: Pahami perbedaannya, manfaatkan kesamaannya secara optimal
ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M sama-sama diakui secara global dan telah lama digunakan dalam praktik industri. Mereka yang memahami perbedaannya dapat menginterpretasikan hasil dengan benar, menghindari kesalahan interpretasi, dan bekerja lebih efisien. Karena kedua standar telah diharmonisasi pada beberapa aspek, kesamaan yang ada dapat dimanfaatkan secara strategis, misalnya melalui penggunaan bentuk spesimen, pengaturan, prosedur, dan kondisi pengujian yang sama sehingga lebih reproducible.
Dalam pekerjaan laboratorium sehari-hari, sistem pengujian yang mampu memenuhi kedua standar tanpa modifikasi yang kompleks akan sangat memudahkan perpindahan antara ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M. Selain peralatan pengujian yang sesuai, software juga memainkan peran yang sangat penting: Program pengujian standar pada testXpert telah mencakup seluruh persyaratan standar yang relevan dan membantu memastikan pengujian dilakukan sesuai standar.
Pengaturan mesin juga dapat disimpan dalam software pengujian dan dijalankan kembali secara otomatis untuk memastikan konsistensi pengujian. Hal ini memungkinkan perpindahan antara pengujian sesuai ISO 6892-1 dan ASTM E8/E8M dilakukan dengan aman, reproducible, dan dengan usaha yang minimal.
Informasi lebih lanjut mengenai testXpert
