BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar belakang
Makna nilai
kekerasan suatu material berbeda untuk kelompok bidangilmu yang berbeda. Bagi
insinyur metalurgi nilai kekerasan adalah
ketahanan material terhadap penetrasi sementara untuk para
insinyur disain nilai tersebut adalah ukuran dari tegangan alir, untukinsinyur lubrikasi
kekerasan berarti ketahanan terhadap mekanisme keausan, untuk para
insinyur mineralogi nilai tu adalah ketahanan terhadap goresan, dan
untuk para mekanik work-shop lebih bermakna kepada ketahanan
material terhadap pemotongan dari alat potong. Begitu banyak konsep kekerasan
mater ial oleh kelompok ilmu,
walaupun demikian konsep-konsep tersebut dapat dihubungkan pada satu
mekanisme yaitu tegangan alir plastis dari material yang diuji.
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 daerahtertentu 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.
Prinsip metode
apapun uji kekerasan adalah memaksa indentor suatu ke permukaan sample
diikuti dengan mengukur dimensi indentasi (kedalaman atau aktual luas permukaan indentasi). Kekerasan bukan milik fundamental dan
nilainya tergantung pada kombinasi kuat luluh, kekuatan tarik dan modulus elastisitas.
Manfaat
uji
kekerasan:
•Mudah
•Murah
•Cepat
• Non-destruktif
•Dapat diterapkan untuk sampel dari
berbagai dimensi dan bentuk
•Dapat dilakukan in-situ
Tujuan
1.Memahami dan menguasai prosedur metode
uji kekerasan Brinell, Vickersdan Rockwell
2.Membandingkan nilai kekerasan (Brinell dan Vickers) dari beberapa jenislogam
(besi tuang, baja, tembaga dan alumunium).
3.Mengetahui prinsip dan teknik pengujian kekerasan mikro danmengaplikasikannya untuk mengetahui kekerasan fasa-fasa di dalam logam baja/besi
tuang
4.Mengestimasi nilai kekuatan tarik beberapa logam berdasarkan nilaikekerasan
Brinellnya
BAB II
PEMBAHASAN
PEMBAHASAN
Kekerasan suatu
material merupakan ketahanan
material terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih
keras. Prinsip pengujian kekerasan
iniyaitu pada permukaan material dilakukan penekanan dengan indentor sesuaidengan parameter (diameter, beban dan waktu). Berdasarkan mekanisme penekanan
tersebut, dikenal 3 metode uji kekerasan
1.Metode
Gores
Dilakukan
dengan cara mengukur kedalaman ataulebar goresan pada benda uji dengan cara
menggoreskan permukaan benda ujidengan material pembanding. Indentor yang biasa
digunakan adalah jarum yangterbuat dari intan. Namun,
metode ini tidak cocok untuk logam yang skalakekerasannya tinggi. Selain itu kemampu-ulangannya rendah karena tidak akurat.Metode ini tidak banyak digunakan dalam dunia metalurgi, tapi masihdalam
dunia mineralogi. Metode ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs yaitu
denganmembagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala (yang kemudiandikenal
sebagai skala Mohs). Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasanyang
paling rendah, sebagaimana dimiliki oleh talc, hingga skala 10 sebagai
nilaikekerasan tertinggi, sebagaimana yang dimiliki oleh intan. Dalam skala
Mohsurutan nilai kekerasan material di dunia diwakili oleh
:1. talc 6. orthoclase2. gypsum 7. quartz3. calcite 8. topaz4. fluorite 9. corundum5. apatite 10. Diamond
Prinsip pengujian :
Bila
suatu mineral mampu digores oleh orthoclase(6) tetapi tidak mampu digores oleh
apatite(5), maka kekerasan mineral
tersebut berada antara 5 dan 6. Berdasarkan hal ini, jelas terlihat bahwa metode ini
memiliki kekurangan utama berupa ketidakakuratan nilai kekerasan suatumaterial.Bila
kekerasan mineral-mineral diuji dengan metode lain, ditemukan bahwa
nilainilainya berkisar antara 1-9 saja, sedangkan nilai 9-10 memiliki
rentang yang besar
2.Metode
pantul
Dengan metode ini, kekerasan suatu materialditentukan
oleh alat scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul(hammer)
dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian
terhadap permukaan benda uji. Tinggi pantulan (rebound ) yang dihasilkan mewakilikekerasan
benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut, yang ditunjukan oleh
dial pada alat pengukur, maka kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi.
3.
Metode Indentasi
Pengujian dengan metode ini dilakukan dengan penekanan
benda uji dengan indentor dengan gaya tekan dan waktu indentasi
yangditentukan. Kekerasan suatu material ditentukan oleh dalam ataupun luas
area indentasi yang dihasilkan (tergantung jenis indentor dan jenis pengujian).Berdasarkan
prinsip bekerjanya metode uji kekerasan dengan cara indentasi
dapatdiklasifikasikan sebagai berikut:
Metode
Brinnel
Metode ini diperkenalkan pertama kali olehJ.A.Brinell
pada tahun 1900. Pengujian kekerasan dilakukan dengan
memakai bola baja yang diperkeras (hardened steel ball )
dengan beban dan waktuindentasi tertentu. Hasil
penekanan adalah jejak berbentuk lingkaran bulat, yang harus dihitung diameternya dibawah mikroskop khusus pengukur jejak.Pengukuran
nilai kekerasan suatu material diberikan oleh rumus:
Prosedur standar pengujian mensyaratkan
bola baja dengan diameter 10mm dan beban 3000 kg untuk pengujian logam-logam
ferrous, atau 500 kg untuk logam-logam non ferrous. Untuk logam-logam
ferrous, waktu indentasi
biasanyasekitar 10 detik, sementara untuk logam-logam non ferrous sekitar 30 detik.Walaupun
demikian pengaturan beban dan waktu indentasi untuk setiap
materialdapat pula ditentukan oleh karakteristik alat penguji. Nilai kekerasan suatumaterial
yang dinotasikan dengan “HB” tanpa tambahan angka di belakangnyamenyatakan
kondisi pengujian standar dengan indentor bola baja 10mm, beban3000 kg selama
waktu 1-15 detik. Untuk kondisi yang lain nilai kekerasan HBdiikuti
angka-angka yang menyatakan kondisi pengujian.
Syarat menggunakan
metode Brinell :
–indentor bola baja yang dikeraskan berdiameter 2,5-10
mm, beban 300-3000Kg
– permukaan harus rata, jika perlu
diamplas atau dimachining terlebih dahulu
– permukaan test harus sesuai
dengan karakteristik material, tidak mengalamikarburasi ataupun proses sejenis
lainnya
–ketebalan minimum 0.6 mm dan permukaan
tanpa dikeraskan
– pengujian tidak boleh terlalu
dipinggir
– beban yang digunakan harus steady dan terbebas dari kemungkinan pembebanan
tak diinginkan disebabkan oleh gaya inersia dari beban
– jarak antar uji minimum 3d
–tidak terjadi penggelembungan di bagian
belakang material uji disebabkan penggunaan beban yang terlalu besar
Keuntungan penggunaan metode
Brinell antara lain :
○Tidak dipengaruhi oleh oleh permukaan
material
yangkasar Bekas penekanan cukup besar, sehingga mudah diamati dan dapat mengatasiketidakseragaman
fasa material pada pengujian.
Kerugiannya antara lain :Tidak dapat
dikenakan pada benda yang tipis dan permukaan yang kecil, serta pada
daerah kritis di mana penekanan dapat mengakibatkan kegagalan.
○Tidak berlaku untuk material yang sangat lunak maupun
sangat keras.
b.
Metode Vickers
Pada
metode ini digunakan indentor intan berbentuk piramida dengan sudut 136o
,seperti gambar dibawah ini
Prinsip pengujian adalah sama dengan
Brinell, walaupun jejak yang dihasilkan berbentuk bujursangkar
berdiagonal. Panjang diagonal diukur dengan skala padamikroskop pengukur jejak.
Nilai kekerasan suatu material diberikan oleh:
Pengujian metode Vickers akan memberikan
dampak hasil yang
berbeda-bedatergantung pada elestisitas material. Apabila material lunak ataukeelastisitasannya tinggi, maka hasil indentasi akan mengempis. Dan pada material yang kaku, maka akan berbentuk menggembung. Metode ini biasadilakukan
untuk mengukur kekerasan mikro dari material.
Gambar: Distorsi oleh indentor pyramid
intan karena efek elastisitas;(a)Indentasi sempurna; (b)Indentasi mengempis;
(c)Indentasi menggembung
Keuntungan
metode
Vickers :
○Indentor dibuat dari bahan yang cukup
keras, sehingga dimungkinkan dilakukanuntuk berbagai jenis logam.
○Memberikan hasil berupa skala kekerasan
yang kontinu dan dapat digunakanuntuk menentukan kekerasan pada
logam yang sangat lunak dengan kekerasanDPH 5 hingga logam yang
sangat keras dengan DPH 1500
○Dapat dilakukan untuk benda-benda
dengan ketebalan yang sangat tipis, sampai0.006 inchi
○Harga kekerasan yang didapat dari uji
Vickers tidak bergantung pada besar beban indentor
Kerugiannya:
Pengujian ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujiantersebut
lama, memerlukan persiapan permukaan benda uji yang teliti, dan rentanterhadap
kesalahan perhitungan panjang diagonal.
No comments:
Post a Comment