Gambar 2.3 Gun blint rivet
2. Dasar Teori Logam
Praktikum ke 15
Pokok/Sub Bahasan Pengujian Logam Fe
Waktu
Hari, Tanggal
Tempat
1. Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum adalah sebagai berikut:
1 Mengetahui kekuatan dari material automotive
2 Dapat melakukan pengujian kekerasan dan uji tarik dengan benar
3 Dapat mengetahui sifat dari material seperti sifat mekanis, statik dan kimia serta sifat teknologi bahan.
4 Dapat mengapilakasikan material sesuai dengan kekuatannya.
2. Dasar Teori Logam
Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat‐sifat kuat, liat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur. Bijih logam yang ditemukan dalam keadaan murni yaitu emas, perak, bismut, platina, dan ada yang bercampur dengan unsur‐unsur seperti karbon, sulfur, fosfor, silikon, serta kotoran seperti tanah liat, pasir, dan tanah [2].
Bijih logam yang ditemukan dengan cara penambangan terlebih dahulu dilakukan proses pendahuluan sebelum diolah dalam dapur pengolahan logam dengan cara dipecah sebesar kepalan tangan, dipilih yang mengandung unsur logam, dicuci dengan air untuk mengeluarkan kotoran, dan terakhir dikeringkan dengan cara dipanggang untuk mengeluarkan uap yang mengandung air [2].
Selain logam ada yang disebut dengan istilah bukan logam dan unsur metaloid, yang menyerupai logam, yaitu :
1. Logam berat : besi, nikel, krom, tembaga, timah putih, timah hitam, dan seng.
2. Logam ringan : alumunium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium, dan barium.
3. Logam mulia : emas, perak, dan platina.
4. Logam tahan api : wolfram, molibden, titanium, dan zirkonium.
Dalam penggunaan serta pemakaiannya, logam pada umumnya tidak merupakan senyawa logam, tetapi merupakan paduan. Logam dan paduannya merupakan bahan teknik yang penting, dipakai untuk konstruksi mesin, kendaraan, jembatan, bangunan, dan pesawat terbang [2]
Pengujian Logam
Proses pengujian logam adalah proses pemeriksaan bahan‐bahan untuk diketahui sifat dan karakteristiknya yang meliputi sifat mekanik, sifat fisik, bentuk struktur, dan komposisi unsur‐unsur yang terdapat di dalamnya. Adapun proses pengujiannya dikelompokkan ke dalam tiga kelompok metode pengujian, yaitu :
1. Destructive Test (DT), yaitu proses pengujian logam yang dapat menimbulkan kerusakan logam yang diuji.
2. Non Destructive Test (NDT), yaitu proses pengujian logam yang tidak dapat menimbulkan kerusakan logam atau benda yang diuji.
3. Metallography, yaitu proses pemeriksaan logam tentang komposisi kimianya.
Unsur‐unsur yang terdapat di dalamnya, dan bentuk strukturnya. Penjelasan mengenai pengujian logam akan dijelaskan lebih lanjut pada subbab‐subbab berikutnya. Berikut ini merupakan penjelasan mengenai ketiga metode pengujian logam [6]
Uji Kekerasan (Hardness Test)
Proses pengujian kekerasan dapat diartikan sebagai kemampuan suatu bahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap. Dengan kata lain, ketika gaya tertentu diberikan pada suatu benda uji yang mendapat pengaruh pembebanan, benda uji akan mengalami deformasi. Kita dapat menganalisis seberapa besar tingkat kekerasan dari bahan tersebut melalui besarnya beban yang diberikan terhadap luas bidang yang menerima pembebanan tersebut [6].
Kita harus mempertimbangkan kekuatan dari benda kerja ketika memilih bahan benda tersebut. Dengan pertimbangan itu, kita cenderung memilih bahan benda kerja yang memiliki tingkat kekerasan yang lebih tinggi. Alasannya, logam keras dianggap lebih kuat apabila dibandingkan dengan logam lunak. Meskipun demikian, logam yang keras biasanya cenderung lebih rapuh dan sebaliknya, logam lunak cenderung lebih ulet dan elastis [6].
Dasar‐Dasar Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan bahan logam bertujuan mengetahui angka kekerasan logam tersebut. Dengan kata lain, pengujian kekerasan ini bukan untuk melihat apakah bahan itu keras atau tidak, melainkan untuk mengetahui seberapa besar tingkat kekerasan logam tersebut. tingkat kekerasan logam berdasarkan pada standar satuan yang baku. Karena itu, prosedur pengujian kekerasan pun diatur dan
Nama Komposisi Sifat Pemakaian
Baja lunak
Pengujian kekerasan dengan cara penekanan banyak digunakan oleh industri permesinan. Hal ini dikarenakan prosesnya sangat mudah dan cepat dalam memperoleh angka kekerasan logam tersebut apabila dibandingkan dengan metode pengujian lainnya. Pengujian kekerasan yang menggunakan cara ini terdiri dari tiga jenis, yaitu pengujian kekerasan dengan metode Rockwell, Brinell, dan Vickers. Ketiga metode pengujian tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing‐masing, serta perbedaan dalam menentukan angka kekerasannya.
Metode Brinell dan Vickers misalnya, memiliki prinsip dasar yang sama dalam menentukan angka kekerasannya, yaitu menitikberatkan pada perhitungan kekuatan bahan terhadap setiap daya luas penampang bidang yang menerima pembebanan tersebut. Sedangkan metode Rockwell menitikberatkan pada pengukuran kedalaman hasil penekanan atau penekan (indentor) yang membentuk berkasnya (indentasi) pada benda uji [6].
Perbedaan cara pengujian ini menghasilkan nilai satuannya juga berbeda.
Karena itu, tiap‐tiap pengujian memiliki satuannya masing‐masing sesuai dengan proses penekannya, yang mendapat pengakuan standar internasional. Perbedaan satuan itu ditunjukkan dalam bentuk tulisan angka hasil pengujiannya. Berikut ini merupakan uraian terperinci mengenai masing‐masing metode pengujian.
Metode Pengujian Rockwell
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell ini diatur berdasarkan standar DIN 50103. Adapun standar kekerasan metode pengujian Rockwell ditunjukkan pada tabel sebagai berikut :
Tabel 2.2 Skala Kekerasan Metode Pengujian Rockwell
Tingkatan skala kekerasan menurut metode Rockwell dapat dikelompokkan menurut jenis indentor yang digunakan pada masing‐masing skala. Dalam metode Rockwell ini terdapat dua macam indentor yang ukurannya bervariasi, yaitu :
1. Kerucut intan dengan besar sudut 120º dan disebut sebagai Rockwell Cone.
2. Bola baja dengan berbagai ukuran dan disebut sebagai Rockwell Ball.
Untuk cara pemakaian skala ini, kita terlebih dahulu menentukan dan memilih ketentuan angka kekerasan maksimum yang boleh digunakan oleh skala tertentu. Jika pada skala tertentu tidak tercapai angka kekerasan yang akuran, maka kita dapat menentukan skala lain yang dapat menunjukkan angka kekerasan yang jelas. Berdasarkan rumus tertentu, skala ini memiliki standar atau acuan, dimana acuan dalam menentukan dan memilih skala kekerasan dapat diketahui melalui tabel sebagai berikut :
Tabel 2.3 Skala Kekerasan Dan Pemakaiannya Skala Pemakaiannya
A Untuk carbide cementite, baja tipis, dan baja dengan lapisan keras yang tipis
B Untuk paduan tembaga, baja lunak, paduan alumunium, dan besi tempa C
Untuk baja, besi tuang keras, besi tempa peritik, titanium, baja dengan lapisan keras yang dalam, dan bahan‐bahan lain yang lebih keras daripada skala B‐100
D Untuk baja tipis, baja dengan lapisan keras yang sedang, dan besi tempa peritik
E Untuk besi tuang, paduan alumunium, magnesium, dan logam‐logam bantalan
F Untuk paduan tembaga yang dilunakkan dan pelat lunak yang tipis G Untuk besi tempa, paduan tembaga, nikel‐seng, dan tembaga‐nikel H Untuk alumunium, seng, dan timbal
K Untuk logam, bantalan, dan logam yang sangat lunak lainnya, atau bahan‐bahan tipis
L Untuk logam, bantalan, dan logam yang sangat lunak lainnya, atau bahan‐bahan tipis
M Untuk logam, bantalan, dan logam yang sangat lunak lainnya, atau bahan‐bahan tipis
P Untuk logam, bantalan, dan logam yang sangat lunak lainnya, atau bahan‐bahan tipis
R Untuk logam, bantalan, dan logam yang sangat lunak lainnya, atau bahan‐bahan tipis
S Untuk logam, bantalan, dan logam yang sangat lunak lainnya, atau bahan‐bahan tipis
V Untuk logam, bantalan, dan logam yang sangat lunak lainnya, atau bahan‐bahan tipis
Pembebanan dalam proses pengujian kekerasan metode Rockwell diberikan dalam dua tahap. Tahap pertama disebut beban minor dan tahap kedua (beban utama) disebut beban mayor. Beban minor besarnya maksimal 10 kg sedangkan beban mayor bergantung pada skala kekerasan yang digunakan [6].
Berikut ini merupakan cara pengujian dan penggunaan dengan menggunakan metode pengujian Rockwell, yaitu :
1. Cara pengujian kekerasan Rockwell Cara Rockwell ini berdasarkan pada penekanan sebuah indentor dengan suatu gaya tekan tertentu ke permukaan yang rata dan bersih dari suatu logam yang diuji kekerasannya. Setelah gaya tekan dikembalikan ke gaya minor, maka yang akan dijadikan dasar perhitungan untuk nilai kekerasan Rockwell bukanlah hasil pengukuran diameter atau diagonal bekas lekukan, tetapi justru dalamnya bekas lekukan yang terjadi itu.
Inilah perbedaan metode Rockwell dibandingkan dengan metode pengujian kekerasan lainnya. Pengujian Rockwell yang umumnya dipakai ada tiga jenis, yaitu HRA, HRB, dan HRC. HR itu sendiri merupakan suatu singkatan kekerasan Rockwell atau Rockwell Hardness Number dan kadang‐kadang disingkat dengan huruf R saja [4].
2. Cara penggunaan mesin uji kekerasan Rockwell Sebelum pengujian dimulai, penguji harus memasang indentor terlebih dahulu sesuai dengan jenis pengujian
yang diperlukan, yaitu indentor bola baja atau kerucut intan. Setelah indentor terpasang, penguji meletakkan specimen yang akan diuji kekerasannya di tempat yang tersedia dan menyetel beban yang akan digunakan untuk proses penekanan. Untuk mengetahui nilai kekerasannya, penguji dapat melihat pada jarum yang terpasang pada alat ukur berupa dial indicator pointer [4]. Kesalahan pada pengujian Rockwell dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara lain : 1. Benda uji.
2. Operator.
3. Mesin uji Rockwell.
Kelebihan dari pengujian logam dengan metode Rockwell, yaitu : 1. Dapat digunakan untuk bahan yang sangat keras.
2. Dapat dipakai untuk batu gerinda sampai plastik.
3. Cocok untuk semua material yang keras dan lunak.
Kekurangan dari pengujian logam dengan metode Rockwell, yaitu : 1.Tingkat ketelitian rendah.
2. Tidak stabil apabila terkena goncangan.
3. Penekanan bebannya tidak praktis.
Metode Pengujian Brinell
Cara pengujian Brinell dilakukan dengan penekanan sebuah bola baja yang terbuat dari baja krom yang telah dikeraskan dengan diameter tertentu oleh suatu gaya tekan secara statis ke dalam permukaan logam yang diuji tanpa sentakan.
Permukaan logam yang diuji harus rata dan bersih. Setelah gaya tekan ditiadakan dan bola baja dikeluarkan dari bekas lekukan, maka diameter paling atas dari lekukan tersebut diukur secara teliti, yang kemudian dipakai untuk menentukan kekerasan logam yang diuji dengan menggunakan rumus:
dimana :
P = beban yang diberikan (KP atau Kgf) D = diameter indentor yang digunakan d = diameter bekas lekukan
Kekerasan ini disebut kekerasan Brinell, yang biasa disingkat dengan HB atau BHN (Brinell Hardness Number). Semakin keras logam yang diuji, maka semakin tinggi nilai HB. Bahan‐bahan atau perlengkapan yang digunakan untuk uji kekerasan Brinell adalah sebagai berikut [4]:
1. Mesin uji kekerasan Brinell.
2. Bola baja untuk Brinell (Brinell Ball).
3. Mikroskop pengukur.
4. Stopwatch.
5. Mesin gerinda.
6. Ampelas kasar dan halus.
7. Benda uji (test specimen).
Apabila kita memakai bola baja untuk uji Brinell, biasanya yang terbuat dari baja krom yang telah disepuh atau cermentite carbide. Bola Brinell ini tidak boleh berdeformasi sama sekali di saat proses penekanan ke permukaan logam uji.
Standar dari bola Brinell yaitu mempunyai Ø 10 mm atau 0,3937 in, dengan penyimpangan maksimal 0,005 mm atau 0,0002 in. Selain yang telah distandarkan di atas, terdapat juga bola‐bola Brinell dengan diameter lebih kecil (Ø 5 mm, Ø 2,5 mm, Ø 2 mm, Ø 1,25 mm, Ø 1 mm, Ø 0,65 mm) yang juga mempunyai toleransi‐toleransi tersendiri. Misalnya, untuk diameter 1 sampai dengan 3 mm adalah lebih kurang 0,0035 mm, antara 3 sampai dengan 6 mm adalah 0,004 mm, dan antara 6 sampai dengan 10 mm adalah 0,005 mm.
Penggunaannya bergantung pada gaya tekan P dan jenis logam yang diuji, maka penguji harus dapat memilih diameter bola yang paling sesuai [4].
Metode Pengujian Vickers
Metode Vickers ini berdasarkan pada penekanan oleh suatu gaya tekan tertentu oleh sebuah indentor berupa pyramid diamond terbalik dengan sudut puncak 136º ke permukaan logam yang akan diuji kekerasannya, dimana permukaan logam yang diuji ini harus rata dan bersih [4].
Setelah gaya tekan secara statis ini kemudian ditiadakan dan pyramid diamond dikeluarkan dari bekas yang terjad, maka diagonal segi empat bekas teratas diukur secara teliti, yang digunakan sebagai kekerasan logam yang akan diuji.
Permukaan bekas merupakan segi empat karena pyramid merupakan piramida sama sisi. Nilai kekerasan yang diperoleh disebut sebagai kekerasan Vickers, yang biasa disingkat dengan Hv atau HVN (Vickers Hardness Number). Untuk memperoleh nilai kekerasan Vickers, maka hasil penekanan yang diperoleh dimasukkan ke dalam rumus berikut ini:
Bahan‐bahan atau perlengkapan yang biasa digunakan untuk uji kekerasan Vickers adalah sebagai berikut :
1. Mesin percobaan kekerasan Vickers. 5. Mesin gerinda.
2. Indentor pyramid diamond. 6. Ampelas kasar dan halus.
3. Mikroskop pengukur diagonal bekas. 7. Benda uji (test specimen).
4. Stopwatch.
Hal terpenting yang harus dipelajari dalam pengujian Vickers adalah bagaimana menggunakan alat uji kekerasan Vickers dalam hal memasang indentor pyramid diamond, meletakkan specimen di tempatnya, menyetel beban yang akan dipakai, melihat dan mengukur diagonal persegi empat teratas dari bekas yang terjadi seteliti mungkin [4].
Spesifikasi Alat Uji Kekerasan
Berikut ini merupakan gambar dari alat uji kekerasan Rockwell.
3. Alat
Adapun alat yang digunakan adaah sebagai berikut:
1. Alat uji 2. Engkol 3. Pengungkit 4. Indentor 5. Stopwatch 6. Pengikat
4. Bahan
Bahan yang digunakan adalah material baja pejal 30 x 30 x 40 mm
5. Keselamatan Kerja
Alat keselamatan yang digunakan adalah sebagai berikut:
a. Kaca mata pelindung b. Safety shoes
c. Baju PDH d. Sarung tangan
6. Gambar Kerja
Adapun gambar kerja sebagai berikut
7. Langkah Kerja
Berikut ini merupakan langkah‐langkah yang dilakukan untuk menguji kekerasan logam dengan metode Brinell, yaitu :
1. Memeriksa dan mempersiapkan specimen sehingga siap untuk diuji.
2. Memeriksa dan mempersiapkan mesin yang akan dipakai untuk menguji.
3. Melakukan pemeriksaan pada pembebanan, diameter bola baja yang digunakan, dan alat pengukur waktu.
4. Membebaskan beban tekan dan mengeluarkan bola dari lekukan lalu memasang alat optis untuk melihat bekas yang kemudian mengukur diameter bekas sebelumnya secara teliti dengan mikrometer pada mikroskop.
Pangukuran diameter ini untuk sebuah lekuk dilakukan dua kali secara bersilang tegak lurus dan baru dari dua nilai diameter yang diperoleh, diambil rata‐
ratanya. Kemudian dimasukkan ke dalam rumus Brinell untuk memperoleh hasil kekerasan Brinell‐nya (HB).
5. Melakukan proses pengujian sebanyak lima kali sehingga diperoleh nilai ratarata dari uji kekerasan Brinell tersebut.
6. Yang perlu diperhatikan adalah jarak dari titik pusat lekukan baik dari tepi specimen maupun dari tepi lekukan lainnya minimal 2 dari 3/2 diameter lekukannya [4].
8. Pertanyaan
a. Apa perbedaan pengujian brinnel, Vickers, dan Rockwell?
b. Apa fungsinya dilakukan pengujian material?
c. Material apa saja yang bisa diuji dengan Vickers?
d. Keunggulan dan kelemahan ketiga pengujian kekerasan?
e. Bagaimana prosedur pengujian kekerasan yang benar?
9. Daftar Pustaka
Daftar rujukan teori atau praktikum adalah:
1. William D. Callister Jr. , Material Science and Engineering Introduction, Fourth Edition, John Willey, 1997.
2. Van Vlack, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi Kelima, Erlangga, 1989. (Terjemahan) 3. Harsono Wiryo Sukanto, Ilmu Logam
4. Asbhy, F.M., dan Jones, D.R.H. Engineering materials 2nd. UK. Elsevier. 2006 5. Roesler, J., Harders, H., dan Baeker, M. Mechanical behaviour of engineering
materials. Springer. 2007
6. Asbhy, F.M., Sercliff, H., dan Cebon, D. Materials Engineering, Science, Processing and Design. UK. Elsevier. 2007
Praktikum ke 16
Pokok/Sub Bahasan Pengujian Komposit
Waktu
Hari, Tanggal
Tempat 1. Tujuan
Penjelasan mengenai tujuan dari suatu praktikum.
2. Dasar Teori
Berisi tentang kajian yang berkaitan dengan kegiatan praktikum, sehingga memudahkan mahasiswa dalam melaksanakan praktikum atau sebagai pengetahuan dasar berisi pengertian, jenis, spesifikasi dari alat dan bahan, cara kerja alat, manfaat dan kegunaan serta pengetahuan yang berkaitan langsung dengan tema praktikum.
3. Alat
Semua peralatan yang digunakan dalam proses/kegiatan praktikum.
4. Bahan
Segala bahan yang dipakai dalam suatu kegiatan praktikum.
5. Keselamatan Kerja
Segala Alat Pelindung Diri (APD) yang sesuai dengan ketentuan Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) selama berada di laboratorium.
6. Gambar Kerja
Adanya petunjuk gambar/diagram/skema proses secara keseluruhan sebagai acuan dalam melaksanakan praktikum berdasarkan urutan yang benar.
7. Langkah Kerja
Berisi penjelasan tahapan proses yang harus terintegrasi antar kegiatan praktikum, berupa urutan persiapan, rumusan, prosedur proses dan tata cara yang benar sesuai SOP, serta penyelesaian langkah akhir dari praktikum.
8. Pertanyaan
Berisi pertanyaan‐pertanyaan mengenai keseluruhan proses dari awal sampai akhir kegiatan praktikum, serta pengetahuan umum lainnya.
9. Daftar Pustaka
Daftar rujukan teori atau praktikum dari berbagai sumber.