BAB II DASAR TEORI
2.9 Pengujian Tak Merusak
2.9.1 Pengujian Kekerasan
Kekerasan adalah suatu sifat mekanik dari suatu material, kekerasan suatu material tersebut harus diketahui kekerasannya khususnya untuk material yang di dalam penggunaannya akan mengalami pergesekan dan deformasi plastis (Sumber: alatuji.com). Untuk diketahui suatu kekerasan material tersebut, maka harus melalui pengujian kekerasan. Pengujian kekerasan adalah pengujian yang paling efektif untuk menguji kekerasan dari suatu material, karena dengan pengujian ini kita dapat dengan mudah mengetahui gambaran sifat mekanis suatu material. Meskipun pengukuran hanya dilakukan pada suatu titik, atau daerah tertentu saja, nilai kekerasan cukup valid untuk menyatakan kekuatan suatu material. Dengan melakukan uji keras, material dengan mudah di golongkan sebagai material ulet atau getas.
Pengujian paling banyak dilakukan adalah dengan jalan menekan indentor dengan beban tertentu pada benda uji dan mengukur ukuran bekas penekanan yang terbentuk di atasnya, cara ini dilakukan dengan kekerasan penekanan. Pada pengujian kekerasan ini, ada cara lain misalnya dengan menjatuhkan bola baja dengan ukuran tertentu dari ketinggian tertentu di atas benda uji dan di peroleh pantulan tertentu.
2.9.1.1 Pengujian Kekerasan Brinnel
Pengujian kekerasan Brinell bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (indentor) yang ditekan pada permukaan spesimen tersebut (terlihat pada proses pengujian brinell pada Gambar 2.17). Indentor (Bola Baja) biasanya telah dikeraskan dan di plating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten (Sumber: alatuji.com). Uji kekerasan Brinell dilakukan dengan cara material diberi tekanan dengan memakai bola baja. Diameter bola baja bervariasi 10 mm, 5 mm, dan 2,5 mm. Cara pengujiannya yaitu bola baja dengan diameter D mm, ditekankan ke permukaan bagian yang diukur dengan beban P kg. Selama pembebanan, beban ditahan selama 30 detik. Pemilihan beban sesuai dari kekerasan material yang di uji.
Semakin keras material maka beban yang digunakan juga semakin besar, begitu sebaliknya.
Gambar 2.17 Pengujian Brinell
(Sumber : Breumer, L.J.M : Ilmu Bahan Logam, hal 25)
Gambar 2.18 Irisan Penampang Uji Brinell
(Sumber: Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah USD Yogyakarta) Untuk mengetahui angka kekerasan brinell maka menggunakan persamaan:
√
...
(2.7) Dimana:P = beban yang diterapkan (kg) D = diamater indentor bola (mm) d = diameter pijakan (mm)
Bahan yang bekerja pada penetrator tergantung pada:
1. Jenis Logam benda uji 2. Diameter Indentor Keberatan dari Brinell yaitu:
- Bila pola baja kurang keras, maka hasil pengujian kurang akurat - Bekas injakan kadang-kadang terlalu besar
- Disekitar bekas penekanan terjadi kenaikan permukaan benda uji mengurangi ketelitian
Saat uji kekerasan Brinell, dalam pengujian perlu di perhatikan beban tekan (P) seperti pada Tabel 2.8, diameter bola dan jenis logam yang di uji seperti pada Tabel 2.9. Diameter Indentor yang digunakan tergantung pada tebal benda uji seperti di tunjukan dalam Tabel 2.10.
Tabel 2.8 Penggunaan beban tekan untuk Uji Kekerasan Brinell
Tabel 2.9 Penggunaan Diameter penetrator sesuai jenis logam
Tabel 2.10 Penggunaan Diameter penetrator sesuai ketebalan spesimen
(Sumber: Malau V: Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah, USD Yogyakarta)
2,5 31,25 62,5 187,5
160 - 80 10 Kuningan, Logam Campuran Cu
80 - 20 5 Aluminium, Tembaga
HB rata-rata Bahan
Tebal Benda Uji (mm) Diameter Penetrator (mm)
D = 2,5
Gambar 2.19 Proses Pengujian Brinell (Sumber : Beumer, L.J.M : Ilmu Bahan Logam, hal 27) Pada Pengujian kekerasan Brinell mempunyai kelebihan dan kekurangan:
Kelebihan:
Bekas tekanan yang besar kekerasan rata-rata dari bahan yang tidak homogen dapat ditentukan, misalnya : besi tuang
Kekurangan:
Benda kerja tidak dapat digunakan kembali karena besarnya tekanan pada material.
2.9.1.2 Pengujian Kekerasan Rockwell
Pengujian kekerasan Rockwell merupakan salah satu pengujian kekerasan yang mulai banyak digunakan hal ini dikarenakan pengujian kekerasan Rockwell yang sederhana, cepat, tidak memerlukan mikroskop untuk mengukur jejak, dan relatif tidak merusak. Pengujian kekerasan Rockwell dilaksanakan dengan cara menekan permukaan spesimen (benda uji) dengan suatu indentor. Penekanan indentor ke dalam benda uji dilakukan dengan menerapkan beban minor, kemudian ditambahkan dengan beban utama, lalu beban utama dilepaskan sedangkan beban minor masih dipertahankan. Proses pengujian Rockwell dapat dilihat pada Gambar 2.15.
Penetrator yang digunakan:
1. Kerucut intan dengan sudut puncak 120⁰ dengan pembulatan pada ujungnya dengan radius 0,2 mm dan selanjutnya dinyatakan dengan skala C (Cones), seperti pada Gambar 2.20 pada proses pengujian Rockwell.
2. Bola baja di keraskan dengan diameter 1/16 inci, tercantum dalam skala B (Ball)
Gambar 2.20 Proses pengujian Rockwell
(Sumber : Breumer, L.J.M : Ilmu Bahan Logam, hal 27)
Untuk mengetahui angka kekerasan Rockwell maka menggunakan persamaan:
R =
... (2.8) Dengan:K = suatu konstanta
K = 0,20 untuk penetrator kerucut intan = 0,26 untuk pentrator bola baja
C = Harga penunjukan pembagian skala dial indikator untuk penekan penetrator.
Pada pengujian kekerasan Rockwell mempunyai kelebihan dan kekurangan:
Kelebihan penggunaa uji Rockwell dibandingkan dengan uji Brinell, yaitu:
- Bekas injakan penetrator lebih kecil, demikian juga dengan beban yang digunakan
- Dapat digunakan untuk pengujian logam yang keras - Pembacaan harga kekerasan lebih cepat
Kekurangan penggunaa uji Rockwell dibandingkan dengan uji Brinell, yaitu:
- Ukuran bekas injakan relatif kecil, karena itu perlu mengetahui terlebih dahulu berapa kira-kira kekerasan bahan yang akan di uji untuk memilih dengan tepat penetrator yang akan digunakan.
- Penunjukan harga kekerasan benda uji kurang tepat karena adanya sedikit debu antara benda uji dan penetrator.
2.9.1.3 Pengujian Kekerasan Vickers
Pengukuran vickers suatu benda penekan intan berbentuk piramida lurus dengan bujur sangkar dan dengan sudur puncak 136 , dtekan ke dalam bahan dengan gaya F tertentu selama waktu tertentu. Setelah piramida diangkat diagonal d bekas tekanan tetap diukur (Gambar 2.21). Kekerasan Vickers dapat diperoleh dengan membagi gaya pada luas bekas tekanan berbentuk piramida.
Gambar 2.21 Contoh jejak pijakan dari penekanan indentor pada spesimen (Sumber: Blog Michael Elkan, 2017)
Untuk mengetahui nilai kekerasan benda uji, maka diagonal rata-rata dari jejak tersebut harus diukur terlebih dahulu dengan memakai mikroskop. Angka kekerasan Vickers dapat diperoleh dengan membagi besar beban uji yang digunakan dengan luas permukaan jejak.
Rumus pada kekerasan vickers adalah :
HV =
... (2.8) Dimana HV = Kekerasan Vickers , F = gaya, dan A = luas bekas tekanan berbentuk piramid.Dibandingkan dengan pengujian kekerasan lainnya, pengujian kekerasan Vickers mempunyai beberapa kelebihan dan juga kekurangan, seperti berikut:
Kelebihan:
Menggunakan hanya satu jenis indentor untuk menguji material yang lunak hingga yang keras
Pembacaan ukuran jejak dapat dilakukan lebih akurat.
Jenis pengujian yang relatif tidak merusak.
Metode Vickers dapat digunakan pada hampir semua logam.
Kekurangan:
Secara Keseluruhan, waktu pelaksanaan pengujian lama
Memerlukan pengukuran diagonal jejak secara optik.
Permukaan benda uji harus dipersiapkan dengan baik.