KEAUSAN MATERIAL TEKNIK

1. Pengertian Keausan 

Keausan adalah hilangnya sejumlah lapisan permukaan material karena adnya gesekan antara permukaan padatan dengan benda lain. Definisi gesekan itu sendiri adalah gaya tahan yang menahan gerakan antara 2 permukaan solid yang bersentuhan maupun solid dengan liquid. Keausan pada dasarnya memiliki berberapa mekanisme, yaitu Abrasi, Erosi, Adhesi, Fatik dan Korosi. Secara umum, mekanisme keausan dapat dijelaskan sebagai berikut. Ketika terjadi kontak antara 2 permukaan material, Bagian kasar dari suatu material akan terlibat kontak. Saat Beban ditambahkan, Bagian kasar pada logam akan terdeformasi secara plastis dan menghasilkan sub-shear zone.

1.1 Klasifikasi jenis Keausan

a. Keausan adhesive (Adhesive wear)

Terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih mengakibatkan adanya pelekatan satu sama lainnya (adhesive) serta deformasi plastis dan pada akhirnya terjadi pelepasan /pengoyakan salah satu material, seperti pada gambar dibawah ini :

Faktor yang menyebabkan adhesive wear :

1. Kecenderungan dari material yang berbeda untuk membentuk larutan padat atau senyawa intermetalik.

2. Kebersihan permukaan. 3. Jumlah wear debris

akibat terjadinya aus melalui mekanisme adhesif ini dapat dikurangi dengan cara ,antara lain:

1. Menggunakan material keras.

2. Material dengan jenis yang berbeda, misal berbeda struktur kristalnya Gambar 1.1. Keausan Adhesive 

b. Keausan Abrasive

Terjadi bila suatu partikel keras (asperity) dari

material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak.Tingkat keausan pada mekanisme ini ditentukan oleh derajat kebebasan (degree of freedom) partikel keras atau asperity tersebut. Sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatupermukaan seperti pad a kertas amplas, dibandingkan bila pertikel tersebut berada didalam sistem slury. Pada kasus pertama, partikel tersebut kemungkinan akan tertarik sepanjang permukaan dan akhirnya mengakibtakan pengoyakan. Sementara pada kasus terakhir, partikel tersebut mungkin

hanya berputar

(rolling)tanpaefekabrasi.Faktor yang berperan dalam kaitannya dengan ket ahanan material terhadap abrasive wear antara lain:

1. Material hardness 2. Kondisi struktur mikro 3. Ukuran abrasif

4. Bentuk abrasif

Bentuk kerusakan permukaan akibatabrasive wear , antaralain : 1. Scratching

2. Scoring 3. Gouging 

c. Keausan Lelah (Fatigue wear )

Merupakan mekanisme yang realtif berbeda dibandingkan dengan dua mekanisme sebelumnya, yaitu dalam hal interaksi permukaan. Baik keausan adhesive maupun abrasive melibatkan hanya satu interaksi, sementara pada keausan fatik dibutuhkan interaksi multi. Keausan ini terjadi akibat interaksi permukaan dimana permukaan yang mengalami beban berulang akan mengarah pada pembentukan retak-retak mikro. Retak retak mikro tersebut pada akhirnya menyatu dan menghasilkan pengelupasan material. Tingkat keausan sangat bergantung pada tingkat pembebanan. Gambar13 memberikanskematis mekanisme keausan lelah

d. Keausan Oksidasi / Korosif

Proses kerusakan dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan ini menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk.

Sebagai konsekuensinya, material akan mengarah kepada perpatahan interface antara lapisan permukaan dan material induk dan akhirnya seluruh lapisan permukaan ituakan tercabut.

1.2 Klasifikasi Tipe Pengujian Keausan

 A. Pengujian dengan metode Ogoshi

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik, yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Salah satunya adalah metode Ogoshi dimana benda uji memperoleh beban gesek dari cincin yang berputar (revolving disc). Pembebanan gesek ini akan menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang ulang yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material ada permukaan benda uji. Besarnya jejak permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terkelupas dari benda uji [4]. Ilustrasi skematis dari kontak permukaan antarar evolving disc dan benda uji diberikan oleh Gambar berikut ini.

Gambar 1.4. Keausan Metode Corrosive wear 

Rumus yag di gunakan pada pada metode ini yaitu:

………(.11)

Dimana :

B = Tebal revolving disc (mm), R = Jari-jari disc (mm),

b = Lebar celah material yang terabrasi (mm) maka dapatditurunkan besarnya volume material yang terabrasi (W)

B. PENGUJIAN DENGAN CARA MERUSAK /DT

1. Uji tarik

Uji tarik dilaksanakan untuk menentukan kekuatan tarik, titik mulur (kekuatan lentur) las, pemanjangan dan pengurangan material las. Spesimen tersebut ujung-ujungnya dipegang dengan jepitan alat penguji, dan ditarik dengan menggunakan beban tarik.

2. Uji lengkung

Uji lengkung dilaksanakan untuk memeriksa pipa saluran dan keutuhan mekanis dari material las. Ada dua jenis uji lengkung, yaitu: uji lengkung kendali dan uji lengkung gulungan. Pada tiap-tiap jenis uji lengkung itu, sebuah spesimen dalam bentuk dan ukuran tertentu dilengkungkan sampai radius bagian dalam tertentu dan sudut lengkung tertentu, kemudian diperiksa keretakan dan kerusakannya.

3. Uji Hentakan

Uji hentakan dilaksanakan untuk menentukan kekuatan material las. Sebagai sebuah metode uji hentakan yang digunakan di dalam dunia industri, JIS menetapkan secara khusus uji hentakan charpy dan uji hentakan izod.

4. Uji Kekerasan

Uji kekerasan, seperti halnya uji tarik, seringkali dilaksanakan. Karena daerah las dipanaskan dan didinginkan dengan cepat, maka daerah yang terkena panas akan menjadi keras dan rapuh. Kekerasan maksimal pada daerah las yang diukur dengan uji kekerasan digunakan sebagai dasar penentuan kondisi-kondisi sebelum dan sesudah pemanasan yang akan dilakukan untuk mencegah retakan hasil pengelasan.

5. Uji struktur

Uji struktur mempelajari struktur material logam. Untuk keperluan pengujian, material logam dipotong-potong, kemudian potongan - potongan diletakkan di bawah dan dikikis dengan material alat penggores yang sesuai. Uji struktur ini dilaksanakan secara makroskopik atau mikroskopik. Dalam uji makroskopik, permukaan spesimen diperiksa dengan mata telanjang atau melalui loupe untuk mengetahui status penetrasi, jangkauan yang terkena panas, dan kerusakannya. Dalam pemeriksaan mikroskopik, permukaan spesimen diperiksa melalui mikroskop metalurgi untuk mengetahui jenis struktur dan rasio komponen-komponennya, untuk menentukan sifat-sifat materialnya.

C. PENGUJIAN DENGAN CARA TAK MERUSAK / NDT

1. Uji visual (VT)

Uji visual merupakan salah satu metode pemeriksaan terpenting yang paling banyak digunakan. Uji visual tidak memerlukan peralatan tertentu dan oleh karenanya relatif murah selain juga cepat dan mudah dilaksanakan.

2. Uji Partikel Magnet (MT)

Pengujian terhadap partikel magnet merupakan metode yang benar-benar efisien dan mudah dilaksanakan untuk mendeteksi secara visual kerusakan-kerusakan halus yang tidak teridentifikasi pada atau di dekat permukaan logam.

3. Uji Zat Penetran (PT)

Pada umumnya, uji zat penetran ini dilakukan secara manual, sehingga dapat tidaknya kerusakan itu berhasil dideteksi sangat bergantung pada ketrampilan penguji.

D. Rumus yang berkaitan dengan pengujian Keausan

Laju keausan dinyatakan dengan jumlah kehilangan / pengurangan material (massa, volume,atau ketebalan) tiap satuan panjang luncur specimen dengan satuan waktu.Prinsip keausan specimen dengan disk on block dapat dilihat seperti tertera pada gambar di bawah ini:

Laju keausan dinyatakan dengan :

Dimana :

Vi : volume awal specimen (mm3)

Vf : volume akhir specimen setelah pengausan (mm3)

t : waktu atau lama pengausan (menit) V : volume goresan yang hilang (mm3)

Volume goresan hilang (V) pada specimen uji (block) di tentukan dengan persamaan :

Dimana : B : tebal disk (mm) r : radius disk (mm)

b : lebar keausan yang diperoleh dari pengamatan melalui mikroskop pada bekas alur.

Keausan dapat juga di ungkapkan denga keausan spesifik. Keausan spesifik dihitung berdasarkan lebar keausan benda uji yang termakan oleh pengausan yang berputar. Keausan benda uji yang termakan oleh pengaus yang berputar [6]. Keuasan spesifik (Ws dalam mm3/kg) dinyatakan dengan:

………..(4) Dimana : B : lebar disk (piringan) pengaus (mm)

b : lebar keausan pada benda uji (mm) r : radius piringan pengaus (mm)

po : beban tekan pada saat pengausan (kg)