uji kekerasan

BAB I
PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

            Uji keras merupakan pengujian yang paling efektif karena dengan pengujian ini, kita dapat dengan mudah mengetahui gambaran sifat mekanik suatu material. Meskipun pengukuran hanya dilakukan pada satu titik, atau daerah tertentu saja, nilai kekerasan cukup valid untuk menyatakan kekuatan suatu material. Dengan melakukan uji keras, material dapat dengan mudah digolongkan sebagai material ulet atau getas.

            Uji keras juga dapat digunakan sebagai salah satu metode untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas dan perlakuan dingin terhadap material. Material yang telah mengalami cold working, hot working, dan heat treatment, dapat diketahui gambaran perubahan kekuatannya, dengan mengukur kekerasan permukaan suatu material. Oleh sebab itu, dengan uji keras kita dapat dengan mudah melakukan quality control terhadap material.

TUJUAN PRAKTIKUM

1.     Mengetahui macam-macam metode pengujian keras serta aplikasinya

2.    Mengetahui prosedur dan standar pengujian keras

3.    Mengetahui sifat mekanik serta perubahan yang terjadi akibat proses pemanasan

4.    Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode-metode pengujian kekerasan.

5.    Mampu menghitung besaran sifat mekanik suatu material

BAB II
TEORI DASAR

Secara umum, kekerasan sebuah material dapat didefinisikan sebagai ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis. Kekerasan dapat juga diartikan menjadi berbagai macam definisi, yaitu :

·   Ketahanan terhadap penekanan di bawah beban statik atau dinamik

·   Energi yang diserap ketika diberikan beban impak

·   Ketahanan terhadap pengoresan

·   Ketahanan terhadap abrasi

·   Ketahanan terhadap pemotongan dan pengeboran

Syarat untuk benda yang akan diuji kekerasannya adalah :

v  Ketebalan pemotongan harus sesuai dengan ketebalan material

v  Permukaan uji harus datar

v  Permukaan uji  harus bersih dari lapisan-lapisan lain yang mungkin mempengaruhi kekerasan material

v  Permukaan material dan benda penguji (indenter)diusahakan membentuk bidang tegak lurus

v  Beban penguji harus memiliki harga kekerasan yang lebih besar dari material yang ingin diuji agar tidak terjadi deformasi plastis pada benda penguji.

v  Ukuran benda penguji harus lebih kecil daripada material yang diuji agar tidak terjadi perubahan lain dari material,misalnya pembengkokan.

v  Pengujian dilakukan beberapa kali di beberapa tempat agar nilainya lebih mewakili dari seluruh permukaan.

Terdapat tiga metode dalam pengujian kekerasan, yaitu :

1. Metode Goresan

           Prinsip pengujian kekerasan dengan metode goresan adalah mengukur kekerasan, berbagai mineral dan bahan lainnya dapat disusun berdasarka kemampuan garesan yang satu terhadap yang lain yang dijadikan sebagai referensi. Kekerasan goresan dinyatakan dengan skala Mohs. Skala ini terdiri dari 10 standar mineral yang telah menjadi standar patokan nilai kekerasan gores, dimana 10 standar ini telah disusun menurut kekerasannya. Nilai 1 menunjukkan harga kekerasan paling rendah sedangkan nilai 10 menunjukkan harga kekerasan paling tinggi.

Skala Mohs  tidak cocok untuk pengukuran logam karena interval skala pada nilai kekerasan yang tinggi, tidak benar. Sebut saja bahwa logam yang paling keras mempunyai harga kekerasan Mohs antara 4 sampai 8.

2. Dynamic Hardness

Kekerasan dinamik disebut juga kekerasan pantul. Kekerasan dinamis diukur dengan alat yang disebut shore schleroscope. Prinsip metode ini adalah menjatuhkan suatu indentor pada permukaan suatu material, kemudian diamati ketinggian pantul indentor. Perbedaan ketinggian antar ketinggian saat dijatuhkan dengan ketinggian pantul menunjukkan besar energi yang diserap material.

3. Metode Penekanan (indentation hardness)

  Prinsip umum pengujian ini adalah dengan menekan spesimen uji dengan suatu indentor, lalu dicari nilai kekerasannya. Pengujian kekerasan metode penekanan juga terdiri atas beberapa cara, antara lain :

1.  Kekerasan Brinell

Indentor berupa bola baja dengan beban bervariasi dari 500 kg hingga 3000 kg. 500kg untuk soft material, 1500kg untuk intermediate hardness, dan 3000kg untuk hard metal. Cara kerjanya, benda ditekan dengan indentor selama kurang lebih 30 detik setelah itu diukur diameter bekas penekanan pada material dengan menggunakan mikoskop untuk menentukan harga kekerasan Brinell.

          Angka Kekerasan Brinell (BHN) adalah beban (P) dibagi dengan luas permukaan lekukan. Rumusnya :

               

               

dimana:

P    :    beban penekan (Kg)

D   :    diameter bola penekan (mm)

d    :    diameter lekukan (mm)

Keuntungan penggunaan metode brinell antara lain :

o   Tidak dipengaruhi oleh oleh permukaan material yang kasar

o   Bekas penekanan cukup besar, sehingga mudah diamati dan dapat mengatasi ketidakseragaman fasa material pada pengujian.

 Kerugiannya antara lain :

o   Tidak dapat dikenakan pada benda yang tipis dan permukaan yang kecil, serta pada daerah kritis di mana penekanan dapat mengakibatkan kegagalan.

o   Tidak berlaku untuk material yang sangat lunak maupun sangat keras.

2.  Kekerasan Meyer

Kekerasan Meyer pada dasarnya serupa dengan kekerasan Brinell, namun dalam perhitungannya, dalam uji keras meyer yang dihitung adalah luas proyeksinya yang berbentuk lingkaran. Angka kekerasan Meyer dapat dirumuskan sebagai berikut:

     

           

dimana :

P    :    beban yang diterapkan (Kg)

d    :    diameter proyeksi jejak (mm)

Keuntungan metode ini yaitu lebih stabil,  harga kekerasan tidak tergantung pada besar  beban. Sedangkan kerugiannya yaitu jika beban yang diberikan terlalu kecil, maka deformasi material  daerah sekitar penekanan tidak sepenuhnya plastis, sehingga hasil pengukuran kurang valid.

3.  Kekerasan Vickers

Uji kekerasan Vickers menggunakan penekan berupa piramida intan dengan sudut diantara 2 bidang yang berhadapan adalah 136 ^o . sudut ini dipilih karena nilai tersebut mendekati sebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan Brinell. Angka kekerasan Vickers (VHN) adalah beban dibagi dengan pengukuran mikroskopik dari panjang diagonal jejak.

     

dimana:

P    :    beban penekan (Kg)

L    :    panjang diagonal rata-rata (mm)

θ    :    sudut antara permukaan intan yang berlawanan (136^o)

Keuntungan metode Vickers :

^o     Indentor dibuat dari bahan yang cukup keras, sehingga dimungkinkan dilakukan untuk berbagai jenis logam.

^o     Memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinu dan dapat digunakan untuk menentukan kekerasan pada logam yang sangat lunak dengan kekerasan DPH 5 hingga logam yang sangat keras dengan DPH 1500

^o     Dapat dilakukan untuk benda-benda dengan ketebalan yang sangat tipis, sampai 0.006 inchi

^o     Harga kekerasan yang didapat dari uji Vickers tidak bergantung pada besar beban indentor

Sedangkan kerugiannya yaitu pengujian ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian tersebut lama, memerlukan persiapan permukaan benda uji yang teliti, dan rentan terhadap kesalahan perhitungan panjang diagonal.

4.  Kekerasan Rockwell

Metoda ini paling banyak digunakan karena sifatnya yang cepat, relatif bebas dari kesalahan dari manusia, mampu untuk membedakan perbedaan kekerasan kecil yang dimiliki oleh baja yang diperkeras, dan ukuran lekukan yang ditimbulakan oleh uji Rockwell kecil. Uji ini memperhitungkan kedalaman bekas penekanan yang diukur dengan dial gage , yang kemudian dikonversikan ke dalam skala Rockwell (0-100). Pembebanan yang diberikan pada uji ini dilakukan dua kali yaitu dengan pembebanan makro (10 Kg) dan kemudian dengan menggunakan beban makro yang besarnya beragam (60Kg-150Kg).

Kekerasan Rockwell dapat dibagi menjadi:

§  Rockwell A

Penetrator berupa kerucut intan dengan pembebanan 60 Kg. Biasa digunakan untuk jenis-jenis logam yang sangat keras

§  Rockwell B

Indentor berupa bola baja dengan diameter 1,6 mm dan pembebanan 100 Kg. Biasa digunakan untuk material-material yang lunak.

§  Rockwell C

Indentor berupa kerucut intan dengan pembebanan 150 Kg. Biasa digunakan untuk logam-logam yang diperkeras dangan pemanasan.

Pengkategorian ini berdasarkan kombinasi jenis indentor yang digunakan dengan beban yang diberikan. Pengkategorian ini dimaksudkan agar penguji manggunakan jenis kombinasi yang tepat pada benda uji sesuai dengak sifat yang dimiliki oleh benda uji tersebut.

4. Micro Hardeness

       Menggunakan indentor piramida intan dengan beban antara 1-100gr. Pengukuran micro hardness digunakan untuk permukaan benda yang sempit dan ketebalan yang tipis, serta daerah kritis. Jenis metode pengukuran kekerasan micro hardness:

1.  Metoda Vickers

      Mirip dengan metoda Vickers yang telah dijelaskan di atas namun Vickers untuk micro hardness test menggunakan beban yang lebih kecil.

2.  Metoda Knoop

      Geometri indentor Knoop yang memiliki alas dengan perbandingan diameter 7:1 memungkikan indentor Knoop menjangkau daerah-daerah yang lebih sempit dan tipis dari Vickers.

   

Untuk mendapatkan ketelitian hasil pengukuran kekerasan, hal yang harus diperhatikan sebelum waktu melakukan pengujian yaitu :

·      Permukaan benda kerja harus bersih dari kerak dan kotoran lainnya.

·      Posisi permukaan spesimen diusahakan tegak lurus dengan arah indentasi.

·      Permukaan spesimen harus diam statis sebelum diberi beban tekan.

·      Ketebalan spesimen paling tidak 10 kali diameter indentor.

·      Jarak antar titik pengukuran harus lebih besar dari 3 kali diameter indentor.

·      Jarak titik pengukuran dari tepi spesimen paling tidak 3 kali diameter indentor.

BAB III
DATA PERCOBAAN

BAB IV
ANALISIS DATA

 

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

BAB VI

DAFTAR PUSTAKA

Callister, William D. “Materials  and Science Engineering: an Introduction”, 6^th edition. John Wiley & Sons, Inc. 2003.

Dieter, George E. “Mechanical Metallurgy”. McGraw Hill Book Co. 1988.

BAB VII
LAMPIRAN

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM

TUGAS TAMBAHAN