LAPORAN PRAKTIKUM METALURGI FISIK
Disusun oleh : Kelompok 4
1.
Yeremias padai dosi [4201220001]
2. Dandy jeremy kusapy [4201220004]
3. Risky harry saputra [4201220014]
4. Ilham yudha prawira [4201220016]
Dosen Pembimbing :
Ibu Dosen Ir. Nani Kurniawati, MM
FAKULTAS TEKNIK PRODI TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS BUNG KARNO
2023
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang sudah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga kami dapat menyusun serta menyelesaikan laporan praktikum ini dengan judul pada mata kuliah Metalurgi Fisik ini dengan baik. Laporan praktikum ini kami susun sesuai wawasan yang kami peroleh berasal dari literatur-literatur, buku-buku dan jurnal yang saya baca untuk memenuhi tugas praktikum mata kuliah Metalurgi Fisik. Dan semoga buat ke depannya, Laporan praktikum yang kami buat ini dapat menambah wawasan serta menyampaikan banyak manfaat bagi para pembacanya.
Laporan praktikum ini tentu tidak terselesaikan tanpa bantuan dari pihak lain yang telah membantu dan mendukung kami. Untuk itu kami mengucapkan terima kasih banyak kepada :
1. Kedua orang tua yang telah memberikan kesempatan melanjutkan Pendidikan anaknya ke Perguruan Tinggi
2. Ibu Dosen yang membimbing praktikum Metalurgi Fisik dari Universitas Jayabaya, yaitu Ibu Dosen Ir. Nani Kurniawati, MM
3. Bapak Dosen yang membimbing mata kuliah Metalurgi Fisik di Universitas Bung Karno, yaitu Bapak Handi St, Mt.
4. Asistan laboratorium yang sudah membantu turut serta didalam praktikum Metalurgi Fisik yaitu, mas Renggo
5. Teman – teman kelompok 4 Praktikum Metalurgi Fisik.
6. Dan teman – teman seperjuangan Teknik mesin lainnya.
Secara garis besar , laporan praktikum ini membahas mengenai praktikum uji coba metalografi, praktikum percobaan Jominy, praktikum percobaan uji impak, dan praktikum uji coba kekerasan.
Kami menyadari atas keterbatasan kemampuan kami dalam menyelesaikan laporan praktikum ini, maka kami mohon maaf sebesar – besarnya apabila ada kekurangan pada penyusunan laporan praktikum ini. Karena itu, kami selaku penyusun laporan praktikum sangat mengharapkan seluruh pihak yang telah membaca laoran praktikum ini supaya dapat memakluminya.
Jakarta, 28 Desember 2023
Kelompok 4
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
PRAKTIKUM I ( Uji Coba Metalografi ) 1.1 Tujuan Percobaan ... 1
1.2 Dasar Teori... 1
1.3 Tahapan Kerja ... 1
1.4 Mikroskop Optik ... 3
1.5 Data Hasil Percobaan ... 5
1.6 Kesimpulan ... 7
PRAKTIKUM II ( Percobaan Jominy ) 2.1 Tujuan Percobaan ... 8
2.2 Latar Belakang Uji Coba ... 8
2.3 Alat & Bahan Uji coba ... 8
2.4 Prosedur Percobaan ... 8
2.5 Data Hasil Percobaan ... 9
2.6 Tugas dan Pertanyaan ... 9
2.7 Kesimpulan ... 10
PRAKTIKUM III ( Percobaan Uji Impak ) 3.1 Tujuan Pengujian ... 11
3.2 Dasar Teori ... 11
3.3 Prosedur Pengujian ... 11
3.4 Data Pengujian ... 11
3.5 Tugas dan Pertanyaan ... 12
3.6 Kesimpulan ... 13
PRAKTIKUM IV ( Uji Kekerasan ) 4.1 Tujuan Percobaan ... 14
4.2 Dasar Teori ... 14
4.3 Deskripsi Peralatan ... 15
4.4 Prosedur Pengujian ... 18
4.5 Hasil Pengujian ... 19 4.6 Tugas dan Pertanyaan ... 19 4.7 Kesimpulan ... 23
DAFTAR PUSTAKA ... 24 LAMPIRAN ... 25
LAPORAN PRAKTIKUM I ( UJI COBA METALOGRAFI )
1.1 Tujuan Percobaan
Untuk mempelajari struktur logam maupun material lainnya dengan bantuan mikroskop optic.
1.2 Dasar Teori
Metalografi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari karakteristik mikrostruktur suatu logam, Paduan logam dan material lainnya serta hubungannya dengan sifat – sifat material tersebut. Ada beberapa metode yang dipakai yaitu : Mikroskop (optic maupun electron), fraksi (sinar-X electron dan neutron), analisis (X-ray fluorosense electron microprobe) dan juga metalografi stereometri . Pada praktikum Metalografi ini digunakan dengan metode Mikroskop. Pengamatan metalografi dengan mikroskop umumnya dibagi menjadi dua, yaitu
1. Metalogrfi Makro, yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran 10-100 kali.
2. Metalografi Mikro, yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran diatas 100 kali.
1.3 Tahapan Kerja / Preparasi Sampel
1. Penentuan Wilayah Kerja Sampel
Dalam pemotongan dan pengambilan sampel, perlu diperhatikan wilayah daerah kerja sampel yang akan diamati yang biasanya disebut sebagai bidang orientasi dasar, yaitu :
a. Bidang Transversal : tegak lurus terhadap arah sumbu deformasi panas.
b. Bidang Planar sejajar dengan sumbu pengerjaan dan memiliki luas permukaan yang paling besar dan yang paling bersinggungan dengan rol.
c. Bidang Longitudinal : Tegak lurus terhadap bidang planar dan sejajar dengan arah pengerjaan.
2. Pemotongan Sampel
Teknik pemotongan sampel dapat dilakukan dengan : a. Pematahan : untuk bahan getas dan keras.
b. Pengguntingan : untuk baja karbon rendah yang tipis dan lunak.
c. Penggergajian : untuk bahan yang lebih lunak dari 350 I-JE3.
d. Pemotongan abrasi .
e. Electric Discharge Machining (EDM) : untuk bahan dengan konduktivitas baik.
3. Pemasangan Sampel (mounting)
Prosedur mounting dilakukan apabila sampel terlalu kecil, bentuk tak beraturan, sangat lunak, mudah pecah, dan berongga. Caranya adalah dengan meletakkan sampel ke dalam cetakan mounting. Lalu memasukkan resin yang telah dicampur dengan hardener (larutan Mounting). Permukaan sampel yang akan diuji harus ada dibagian bawah. Setelah dibiarkan selama 25 menit maka bahan mounting telah siap dan sampel siap dipreparasi dengan langkah berikutnya.
1) Pengamplasan
Pengmplasan bertujuan untuk meratakan dan menghaluskan permukaan sampel yang akan diamati. Pengamplasan ini dilakukan untuk secara berurutan yaitu dengan melakukan amplas kasar hingga amplas halus ( no # tinggi). Pengamplasan kasar dilakukan dengan menggunakan amplas denga nomor dibawah 180#, sedangkan pengamplasan halus menggunakan amplas dengan nomor lebih tinggi diatas 180#. Sampel ditekan dengan gerakan searah. Selama pengamplasan terjadi gesekan antara permukaan sampel dan kertas amplas yang memungkinkan terjadinya kenaikan suhu yang dapat mempengaruhi mikrostruktur sampel sehingga diperlukan pendinginan dengan cara mengaliri air. Apabila ingin mengganti arah pengamplasan sampel, diusahakan berada pada kedudukan tegak lurus terhadap arah mula – mula. Pengamplasan selesai apabila tidak teramati lagi adanya goresan – goresan pada permukaan sampel. Selanjutnya sampel siap untuk dipoles.
2) Pemolesan
Pemolesan bertujuan untuk lebih menghaluskan dan melicinkan permukaan sampel yang akan diamati setelah pengamplasan. Seperti halnya pengamplasan. Pemolesan dibagi menjadi dua jenis yaitu pemolesan kasar dan pemolesan halus. Pemolesan kasar menggunakan abrasive dalam range sekitar 3 µm atau dibawahnya, sedangkan pemolesan halus menggunakan abrasive dalam range sekitar 1µm atau dibawahnya. Sebelum pemolesan dilakukan, sampel terlebih dahulu, dibersihkan dengan air. Pemolesan dimulai dengan menyalakan mesin poles dengan kecepatan sedang. Bagian permukaan sampel yang akan diuji ditekan ke mesin poles sambil dialiri air. Sampel digerakkan secara radial dengan bagian permukaan sampel yang telah dipoles harus dilihat secara berkala. 3) Elsa / Ecthing
Dilakukan untuk mengikis daerah batas butir sehingga struktur bahan dapat diamati dengan jelas dengan bantuan mikroskop optic. Zat etsa bereaksi dengan sampel secara kimia pada laju reaksi yang berbeda tergantung pada batas butir, kedalaman butir dan komposisi dari sampel. Sampel yang akan di etsa haruslah bersih dan juga kering. Selama etsa, permukaan sampel diusahakan harus selalu terendam dalam zat etsa. Waktu etsa harus diperkirakan sedemikia sehingga permukaan sampel yang dietsa tidak menjadi gosong karena pengikisan yang terlalu lama. Oleh karena itu sebelum dietsa, sampel sebaiknya diolesi alcohol terlebih dahulu untuk memperlambat reaksi. Zat etsa yang umum digunakan untuk baja ialah Nital dan Picral. Setelah reaksi Etsa selesai, zat etsa dihilangkan dengan cara mencelupkan sampel ke dalam aliran air panas. Seandainya tidak memungkinkan dapat digunakan dengan air bersuhu ruang dan dilanjutkan dengan pengeringan dengan alat pengering. Permukaan sampel yang telah dietsa tidak boleh disentuh untuk mencegah permukaan menjadi kusam. Setelah dietsa, sampel siap untuk diperiksa dibawah mikroskop.
1.4 Mikroskop Optik
Mikroskop yang umumnya digunakan dalam pengamatan: Metalografi adalah mikroskop optic, yang terdiri dari tiga lensa, yaitu lensa okuler, lensa pemantul, dan lensa oyektif. Sampel dapat memantulkan sinar dengan orientasi berbeda pada permukaan sampel yang telah dietsa sehingga dapat teramati pola struktur tertentu pada permukaan sampel. Permukaan yang telah teretsa dapat diamati strukturnya melalui pengaturan fokus. Melalui mikroskop, butir dapat dipisahkan areanya dengan batas butir. Umumnya batas butir berwarna hitam atau terang tergantung jenis logamnya.
Pengambilan foto struktur dengan kamera dilakukan dengan meletakkan sampel dibawah lensa obyektif mikroskop. Setelah terfokus dilanjutkan dengan menentukan dan mengatur diafragma dan pencahayaanya, kemudian dapat dilakukan pengambilan foto
Bagian – bagian pada mikroskop stereo dan fungsinya :
1. Eyepiece Mikroskop
Tempat mata pengamat mengamati sample secara langsung. Khusus mikroskop jenis stereo eyepiece berjumlah 2, jadi dapat dipastikan jika mikroskop yang memiliki jumlah eyepiece 1 bukanlah mikroskop stereo.
2. Port Trinokular
Lubang tambahan yang biasanya berfungsi sebagai port camera, sehingga kita tetap dapat menggunakan kedua eyepiece pada mikroskop stereo dan mendokumentasikan hasil pengamatan menggunakan kamera. Port trinokular biasanya membutuhkan adapter tambahan dalam menghubungkan camera dan port trinokular mikroskop.
3. Zoom Control
Beberapa jenis mikroskop stereo memiliki zoom control. Feature ini memungkinkan kita dapat mengatur pembesaran sesuai keinginan tanpa harus mengatur ketinggian mikroskop kembali, cukup memutar tombol zoom control. Namun penggunaan zoom harus disetting terlebih dahulu.
4. Lock Head
Penghubung bagian kepala mikroskop dengan badan mikroskop / arm microscope.
Mayoritas Head mikroskop dapat dilepas dalam menunjang fleksibilitas dan proses pergantian. Lock head adalah penghubung head dan body mikroskop.
5. Objective lens
Lensa pembesaran yang berada pada sisi terdekat sample. Pada stereo biasanya lensa hanya 1 buah dan besar (lihat gambar), berbeda dengan mikroskop biologi yang memiliki beberapa lensa objective yang dapat diputar - putar.
6. Upper Illumination
Lampu atas yang berfungsi sebagai sumber cahaya atas saat pengamatan. Digunakan saat pengecekan sample yang tak tembus cahaya, sebaliknya lampu bawah digunakan saat pengecekan sample yang trasnparant / tembus cahaya.
7. Focus Control
Pengaturan jarak yang berfungsi dalam mencari fokus gambar, semua mikroskop memiliki focus control. Tentukan pembesaran yang kita inginkan, lalu cari fokus dengan mengatur ketinggian menggunakan focus control.
1.5 Data Hasil Percobaan
Tanggal Pengujian : 8 Desember 2023 Penguji : Rizky Harry Saputra
Data Percobaan Sampel 1 Material : Besi
Perbesaran : Tension 62 Lensa Percobaan : Lensa Putih Hasil percobaan : Porositi
Tanggal Pengujian : 8 Desember 2023
Penguji : Dandy Jeremy Kusapy
Data Percobaan Sampel 2 Material : Besi
Perbesaran : Tension 18 Lensa Percobaan : Lensa Putih Hasil percobaan :
Tanggal Pengujian : 8 Desember 2023 Penguji : Ilham Yudha prawira
Data Percobaan Sampel 3 Material : Besi
Perbesaran : Tension 16 Lensa Percobaan : Lensa Putih Hasil percobaan : Grafit Lamellar
Tanggal Pengujian : 8 Desember 2023 Penguji : Yeremias Pandai Dosi
Data Percobaan Sampel 4 Material : Besi
Perbesaran : Tension 16 Lensa Percobaan : Lensa Putih Hasil percobaan : Pearlite
1.6 Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan ini dan menganalisa data maka penulis Adapun mengambil kesimpulan berupa :
1) Dengan melakukan percobaan Metalografi maka struktur yang terdapat pada suatu besi dapat diketahui, pada benda uji ini terdapat strtuktur mikro Porositi, grarfit lamellar, pearlite.
2) Permukaan yang terdapat pada suatu besi memiliki permukaan yang berbeda – beda bentuk jika dilihat secara teliti menggunakan mikroskop.
3) Setiap warna lensa pada mikroskop mempunyai hasil dan ketelitian yang berbeda – beda jika dilihat pada saat uji coba.
LAPORAN PRAKTIKUM II (PERCOBAAN JOMINY)
2.1 Tujuan Percobaan
Untuk mengetahui sifat mampu keras (hardenability) dari logam, yaitu dengan cara menentukan sifat dari suatu bahan ketebalan dan distribusi kekerasan yang dapat dicapai dengan perlakuan panas.
2.2 Latar Belakang
Pada pemakaian sehari-hari sering diperlukan adanya peningkatan kekerasan dari baja yang telah tersedia. Untuk itu perlu diketahui sifat kemampukerasannya yang dapat diketahui dengan percobaan Jominy. Meskipun susunan kimia berpengaruh terhadap kekerasan, proses pencelupan memegang peran penting pula dalam menentukan hasil pengerasan.
Specimen dipanaskan sampai suhu austenitsasi selama 30 menit kemudian salah satu ujungnya dicelup dengan semprotan air. Dengan demikian, diperoleh kecepatan pendinginan yang merambat sepanjang specimen, mulai dari ujung yang disemprot, lalu diukur nilai kekerasan, sebagai fungsi dari jarak yang dihitung mulai dari ujung yang disemprot.
2.3 Alat & Bahan Percobaan A. Alat
1. Mesin furnace / oven besi 2. Mesin hardness tester 3. Semprotan air
4. Kertas amplas grade 180 – 2000
B. Bahan uji coba
1. Besi specimen yang akan di uji coba 2. Air
2.4 Prosedur Percobaan
a) Panaskan specimen besi dalaam mesin furnace / oven besi sampai suhu 900℃.
b) Setelah specimen besi mencapai suhu yang diperlukan biarkan dalam waktu 30 menit.
c) Setelah 30 menit pindahkan specimen ke dudukan yang telah disediakan, semprotkan air sampai specimen menjadi dingin sesuai dengan temperature ruangan.
d) Kikir dan amplas specimen besi setelah sudah didinginkan agar bisa mengukur kekerasan pada mesin rockwell hardness tester.
e) Ukur kekerasan specimen besi pada setiap posisi.
2.5 Data Percobaan
Tanggal Penguji : 8 Desember 2023 Penguji : Rizky Harry Saputra Bahan : Besi Specimen
Ukuran Bahan : D = 17,4 inch
L = 109,7 mm
Temperatur Tungku : 1000 Lama dalam Tungku : 30 menit Warna dasar tungku : silver
No Posisi
(mm)
Keke rasan
Rockwell Brinell
1. 0,9 mm 40,5 HRC
2. 4 mm 5,5 HRC
3. 5,9 mm 18,5 HRC
4. 9,8 mm 5,5 HRC
2.6 Tugas dan Pertanyaan
a. Apa yang disebut dengan kurva Hardenability dan Hardenability Band ?
Jawab : Hardenability adalah kurva yang didapat dari hasil pengujian kekerasan di spesimen jominy ketika sudah di dinginkan. Hardenability band adalah kurva yang menggambarkan batasan harga kekerasan pada material tertentu. Hardenability band
dibuat karena material yang telah distandarisasi mempunyai kadar komposisi yang mempunyai rentang tertentu sehingga dapat membuat variasi kekerasan.
b. Faktor – faktor apa saja yang mempengaruhi kemampukerasan dari suatu logam ? Jawab : Kadar karbon, Ukuran butir, homogenitas butiran, dimensi logam, kecepatan pendinginan , media pendinginan, unsur paduan, suhu pada pemanasan.
c. Buat grafik hasil percobaan saudara dan berikan analisanya ! Jawab :
d. Mengapa pada specimen dengan jarak semprot yang paling dekat mempunyai harga kekerasan yang paling tinggi ?
Jawab : karena semakin besarnya sudut semprot atau sudut mendekati tegak lurus dan dengan semakin dekatnya jarak maka energi penyemprotan partikel abrasif juga menjadi semakin kuat, sehingga disaat partikel abrasif disemprotkan maka akan menyebabkan partikel bertumbukan dengan permukaan bahan uji dan menyebabkan deformasi yang lebih besar. Akibatnya, kekasaran material
bertambah.
2.7 Kesimpulan
Berdasarkan pada hasil penelitian Jominy setelah dilakukan proses Rockwell Hardness Tester didapat nilai ketebalan yang semakin menurun. Apabila sudut semakin besar atau mendekati tegak lurus dan jarak semakin dekat maka akan menurunkan ketebalan spesimen uji.
Hal ini karena semakin besarnya sudut semprot atau sudut mendekati tegak lurus dan dengan semakin dekatnya jarak maka energi penyemprotan partikel abrasif juga menjadi semakin kuat.
LAPORAN PRAKTIKUM III
(UJI IMPAK)
3.1 TUJUAN PENGUJIAN
Untuk mengetahui ketahanan sutu bahan terhadap pembebanan yang tiba – tiba pada berbagai temperature.
3.2 DASAR TEORI
Pengujian impak menggunakan Spesimen yang diberikan takik (Notch) sebagai kosentrasi tegangan. Besaran yang diukur dalam pengujian ini ialah harga Impak (kerja persatuan luas). Pada umumnya beban menunjukan sifat getaas (Brittle) pada temperature rendah dan sifat ulet pada temperature yang tinggi. Dengan pengujian impak dapat ditentukan temperatur transisi dari sifat ulet ke sifat getas.
3.3 PROSEDUR PENGUJIAN
a) Pengukuran harga Impak dilakukan pada Spesimen dengan ukuran – ukuran standard yang telah diberikan takikan. Bentuk takikan dapat dipilih, yaitu bentuk “U”, “V” atau kunci.
b) Pengujian Impak dilakukan menurut Metode Charpy.
c) Siapkan Mesin Uji Charphy.
d) Lakukan pengujian Blanko, catat jarum petunjuk perjalan Palu/Godam
e) Pasang Spesimen pada anvil dan lakukan pengujian dari 2 (dua) Spesimen yang sama (ukuran dan jenis bahan) pada temperatur yang berbeda dan catat besaran sudut penunjukkan jalannya Palu pada saaat mulai dan akhir. Berdasarkan besaran sudut jalannya Palu ini saudara dapat menghitung jumlah energi yang diperlukan untuk mematahkan Spesimen.
3.4 DATA PENGUJIAN
Tanggal Pengujian : 8 Desember 2023 Jenis Mesin :
Standar Pengujian : Jenis Takikan :
Keterangan : Ab = Sudut awal penunjuk lintasan palu untuk pengujian Blanko Bb = Sudut akhir penunjuk lintasan palu untuk pengujian Blanko A = Sudut awal penunjukan lintasan palu untuk pengujian dengan bahan
B = Sudut akhir penunjukan lintasan palu untuk pengujian dengam bahan HI = Harga Impak E/luas penampang specimen
NO Bahan P L T h Sudut Lintasan Palu E
T C°
mm mm mm mm Luas mm2
Ah Bb A B J HI J/mm2
Peran Patah 1 Besi 22° 52,1 9,5 9,5 6,2 278,2 0° 130° 0° 180° 50 - Bengkok 2 Besi 22° 54,6 9,2 9,5 6,4 286,8 0° 110° 0° 185° 50 - Bengkok
E = m x g x h m = 10 kg
g = gaya gravitasi h = selisih tinggi lintasan palu
3.5 TUGAS DAN PERTANYAAN
A. Sebutkan dan jelaskan dengan gambar macam – macam standar pengujian Impak?
Jawab : Metode Charpy. Pada metode sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1, spesimen diletakkan mendatar dan kedua ujung spesimen ditumpu pada suatu landasan. Letak dari takikan (notch) berada pada tepat ditengah arah pemukulan dari belakang takikan.
Biasanya metode ini digunakan di Amerika dan banyak negara yang lain termasuk Indonesia.
Metode Izod. Pada metode ini sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1 spesimen dijepit pada salah satu ujungnya dan diletakkan tegak. Arah pemukulan dari depan takikan.
Biasanya metode ini digunakan di Negara Inggris.
B. Apa kegunaan temperatur transisi material dalam perencanaan suatu desain?
Jawab : Untuk mengetahui suatu benda / material yang sudah di uji pada temperatur tinngi maka syaratnya akan ductility jadi bisa tahu bahawa suatu material getas atau patah. C. Faktor – factor apa saja yang mempengaruhi harga Impak?
Jawab : 1. Bentuk dan ukuran sudut notch 2. Kadar karbon
3. Homogenitas 4. Jenis material 5. Heat treatment 6. Tensile strength
7. Kecepatan pendinginan 8. Kekerasan
D. Jelaskan dan gambarkan perbedaan utama patah ulet dengan patah getas?
Jawab : Patah ulet merupakan patah yang diakibatkan oleh beban statis yang diberikan pada material, jika beban dihilangkan maka penjalaran retak akan berhenti.
Patah Getas merupakan fenomena patah pada material yang diawali terjadinya retakan secara cepat dibandingkan patah ulet tanpa deformasi plastis terlebih dahulu dan dalam waktu yang singkat.
E. Hal – hal apakah yang cenderung menyebabkan patah getas?
Jawab : - Pembebanan yang terjadi dan melebihi ketahanan suatu material.
- Terjadinya konsentrasi tegangan yang tinggi.
- Terjadinya crack yang kemudian merambat dan patah.
- Terjadinya cacat pada material.
F. Sebutkan beberapa contoh komponen – komponen Mesin yang mendapatkan beban Impak?
Jawab : mesin tempa hidrolik dan mesin tempa mekanis.
G. Berikan interpretasi mengenai harga impak serta bentuk patahan atas pengujian – pengujian yang saudara lakukan?
Jawab :
3.6 KESIMPULAN
Harga impak yang diperoleh berbanding lurus dengan energi impak dan berbanding terbalik dengan temperatur spesimen. Temperatur spesimen sangat berpengaruh terhadap keuletan atau kegetasan suatu logam. Semakin tinggi temperaturnya maka semakin ulet logam tersebut dan sebaliknya. Energi impak yang dibutuhkan dalam melakukan pengujian juga terpengaruh suhu.
Semakin rendah harga impak yang diperoleh maka semakin ulet perpatahan yang terjadi pada spesimen.
PRAKTIKUM 4
( UJI COBA KEKERASAN ) 4.1 Tujuan Percobaan
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (speciment) yang berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut
4.2 Dasar Teori
Uji kekerasan rockwell atau Hardness Rockwell test adalah salah satu pengujian kekerasan banyak digunakan karena pengujian ini sederhana, cepat, tidak memerlukan mikroskop untuk mengukur jejak perubahan, dan tidak merusak.
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (speciment) yang berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut
Hardness rockwell test adalah pengujian dengan cara menekan permukaan benda uji dengan suatu indentor. Penekanan indentor tersebut dilakukan dengan menekan beban pendahuluan (beban minor), kemudian ditambah dengan beban utama (beban mayor), kemudian beban mayor dilepaskan sedangkan beban minor masih dipertahankan.
Cara pengujian hardness rockwell test adalah berdasarkan pada penekanan sebuah indentor dengan suatu gaya ke permukaan yang rata dan bersih dari spesimen yang akan diuji. Setelah gaya tekan dikembalikan ke gaya minor, yang dijadikan perhitungan hardness rockwell test adalah dalamnya bekas lekukan yang terjadi itu.
Untuk alat pengujian hardness rockwell test adalah penguji harus memasang indentor terlebih dahulu sesuai jenis pengujian yang diperlukan, yaitu indentor bola bahan atau kerucut intan. Setelah itu penguji meletakkan spesimen yang akan diuji kekerasannya di tempat yang tersedia dan menyetel beban yang akan digunakan untuk proses penekanan. Untuk mengetahui nilai kekerasannya penguji bisa melihat jarum yang terpasang pada alat ukur berupa dial indicator pointer. Kelebihan dari hardness rockwell test adalah mampu digunakan untuk bahan yang sangat keras.
4.3 Deskripsi Pralatan
1. Bagian-Bagian Hardness Tesster
Berikut bagian-bagian komponen dari rockwell hardness tester, beberapa komponen utama yang umumnya sebagai berikut :
1) Dial
Bagian dial berada di depan alat yang menunjukkan besarnya beban dari hasil uji kekerasan material. Dial berbentuk menyerupai kompas yang berisi beberapa angka serta jarum untuk menunjukkan hasil bebannya.
2) Indentor
Bagian indentor ini terbuat dari baja yang kuat sehingga mampu mebesri tekanan pada benda uji atau sampel . Selain itu, indentor memiliki bentuk sudut tumpul yang akan menekan permukaan sampel.
3) Working Table
Bagian working table merupakan landasan dengan permukaan yang rata untuk meletakkan sampel. wroking table berada di bagian bawah indentor.
4) Handwell
Handwheel adalah salah satu bagian hardness tester yang berfungsi untuk mengatur atau menyesuaikan ketinggian dari working table.
5) Crank Handle
Crank handel ini berada di bagian samping bawah alat yang mampu menurunkan beban mayor pada hardness tester.
6) Elevating Screw
Elevating screw atau bisa disebut dengan “tiang penyangga” yang berfungsi untuk menahan work table. Selain itu, elevating screw merupakan perantara dalam menyesuaikan tinggi dari work table dengan cara naik turun menggunakan handwheel.
4.4 Prosedur Pengujian
Penggunaan rockwell hardness tester melibatkan beberapa langkah. Berikut adalah panduan untuk menggunakan rockwell hardness tester:
1. Persiapkan Sampel:
• Pastikan bahwa sampel yang akan diuji bersih dari kotoran dan minyak.
• Pastikan permukaan sampel cukup datar dan stabil.
2. Posisikan Sampel:
• Tempatkan sampel di bawah indenter (alat yang digunakan untuk mengevaluasi kekerasan) dan pastikan kontak yang baik antara indenter dan sampel.
3. Setel Alat:
• Putar handwell sampai sampel yang akan diuji menyentuk indentor.
• Pastikan jarum dial indikator kecil pas menunjukkan ke titik merah.
4. Posisikan Sampel:
• Tempatkan sampel di bagian yang ingin dicek pas bagian bawah indenter.
5. Mulai Pengukuran:
• Lakukan pengukuran dengan menarik tuas yang sesuai pada alat.
• Indenter akan menembus permukaan sampel dan mencapai kedalaman tertentu, kemudian kembali ke posisi awal.
6. Dial Indikator :
• Lihat dial indikator berapa kekerasan yang ditunjukkan oleh skala rockwel yang ditunjukkan oleh jarum dial.
7. Catat Hasil:
• Catat hasil pengukuran kekerasan untuk dokumentasi. Ini dapat berguna untuk mengetahui kualitas atau keperluan sertifikasi material.
4.5 Hasil Pengujian
Pengujian kekerasan yang telah dilakukan dengan menggunakan rockwell hardness tester memberikan wawasan mendalam tentang sifat mekanik material yang diuji. Lima hasil pengukuran yang diperoleh menunjukkan variasi yang signifikan dalam tingkat kekerasan, mencerminkan perbedaan karakteristik antara sampel-sampel tersebut. Hasil pengujian ini memberikan data yang kritis untuk penilaian kualitas dan kekuatan material, membantu pemahaman lebih baik tentang bagaimana material tersebut dapat berperforma dalam berbagai aplikasi.
Melalui lima titik pengujian dari bagian tengah sampai bagian paling tepi material silinder menggunakan rockwell hardness tester, diperoleh hasil pengukuran kekerasan material silinder ini sebagai berikut :
No Bahan Letak titik Putaran Kekerasan
Hardness Tester
Kekerasan HRC
1. Besi Titik pertama (titik tengah besi) Satu kali 77,5 HRC 2. Besi Titik kedua ( 2 cm dari titik tengah) Satu kali 86,5 HRC 3. Besi Titik ketiga (2,5 cm dari titik tengah) Satu kali 74 HRC 4. Besi Titik keempat ( 3,8 cm dari titik tengah) Satu kali 80 HRC 5. Besi Titik kelima (2,3 cm dari titik tengah) dua kali putaran 58 HRC
4.6 Tugas dan pertanyaan
a) Jelaskan faktor – faktor yang dapat mempengaruhi harga kekerasan pada logam ? Jawab : faktor – faktor yang mempengaruhi hasil ppengujian harga kekerasan pada logam adalah seperti berikut :
1) Jenis bahan yang diuji, jenis bahan yang diuji sangat mempengaruhi hasil pengujian.
Material yang keras seperti besi atau logam akan memberikan hasil pengujian yang lebih baik dibandingkan dengan material yang lunak seperti plastik atau kayu. Hal ini
Titik Pertama Titik Kedua
Titik Kelima Titik Ketiga
Titik Keempat
dikarenakan material yang keras memiliki sifat yang lebih tahan terhadap tekanan atau gesekan dibandingkan dengan material yang lunak.
2) Komposisi bahan, komposisi bahan juga dapat mempengaruhi hasil pengujian kekerasan. Material yang terdiri dari campuran bahan akan memberikan hasil pengujian yang berbeda dibandingkan dengan dengan material yang terdiri dari satu jenis bahan saja.
3) Tekstur permukaan, tekstur permukaan material juga dapat mempengaruhi hasil pengujian kekerasan. Material yang memiliki permukaan halus akan lebih tahan terhadap tekanan atau gesekan dibandingkan material yang memiliki permukaan yang kasar.
4) Jenis alat uji, jenis alat yang digunakan dalam pengujian juga dapat mempengaruhi hasil pengujian kekerasan. Beberapa alat uji mungkin lebih sesuai untuk digunakan pada material tertentu daripada alat uji lainnya.
5) Metode pengujian, beberapan metode dalam melakukan pengujian kekerasan seperti uji tarik, uji tekan, dan uji gesekan akan memberikan hasil yang berbeda.
b) Jelaskan metode pengukuran kekerasan menurut : Brinell, Rockwell, Vickers & Meyer Jawab :
- Metode pengujian kekerasan Brinell
Pengujian brinell adalah salah satu cara pengujian kekerasan yang paling banyak digunakan. Pada pengujian brinel digunakan bola baja yang dikeraskan sebagai indentor.
Kekerasan Brinel zl dihitung sebagai
BHN=Luas tampak tekan P = gaya tekan (kg)
D = diameter bola indentor [mm] d= diameter tampak tekan [mm]
- Metode Pengujian kekerasan Rockwell
Pada cara rockwell pengukuran langsung dilakukan oleh mesin, dan mesin langsung menunjukan angka kekerasan dari bahan yang di uji. Cara ini lebih cepat dan lebih akurat. Pada cara rockwell yang normal , permukaan logam yang di uji di tekan oleh indentor dengan gaya tekan 10 kg, beban awal (minor load Po) sehinga ujung indikator menembus permukan sedalam h.
Selama itu penekanan di teruskan dengan memberikan beban utama di lepas; hanya tinggal beban awal pada saat ini kedalaman penetrasi ujung indentor adalah Dengan cara rokwell dapat digunakan beberapa skala tergantung pada kombinasi jenis indentor dan besar beban utama yang digunakan. Macam skala dan jenis indentor serta besar beban utama dapat dilihat pada tabel berikut :
Various Rockwell scales
Scale Abbreviation Load Indenter Use A HRA 60 kgf 120° diamond cone† Tungsten carbide
100 1
B HRB ⁄16-inch-diameter (1.588 mm) steel Aluminium, brass, and soft
kgf sphere steels
150
C HRC 120° diamond cone Harder steels >B100 kgf
100
D HRD 120° diamond cone kgf
100 1
E HRE ⁄8-inch-diameter (3.175 mm) steel kgf sphere
1 -inch-diameter (1.588 mm) steel F HRF 60 kgf ⁄16
sphere 150 1
G HRG ⁄16-inch-diameter (1.588 mm) steel kgf sphere
†Also called a brale indenter
- Metode Pengujian Kekerasan Vickers
Uji kekerasan rockwell ini juga didasarkan kepada penekanan sebuah indentor dengan suatu gaya tekan tertentu kepermukaan yang rata dan bersih dari suatu logam yang diuji kekerasannya. Setelah gaya tekan dikembalikan ke gaya minor maka yang dijadikan dasar perhitungan nilai kekerasan rockwell bukanlah hasil pengukuran diameter ataupun diagonal bekas lekukan tetapi justru “dalamnya bekas lekukan yang terjadi itu”.
Inilah cara rockwell dibandingkan dengan cara pengujian kekerasan lainnya.
Angka kekerasan vickers dihitung dengan : HV = {2P sin (α/2)}/d² = 1,854 P/d²
• Dimana : P = gaya tekan (kg)
• D = diagonal tampak tekan rata rata (mm) α = sudut puncak indentor = 136®
hasil pengujian kekerasan vickers ini tidak akan bergantung pada besar gaya tekan (tidak seperti pada Brinell), dengan gaya tekan yang berbeda akan menunjukan hasil yang sama untuk bahan yang sama. dengan demikian vickers dapat mengukur kekrasan bahan mulai dari yang sangat lunak (5HV) sampai yang amat keras (1500HV) tanpa perlu mengganti gaya tekan.
- Inilah cara rockwell dibandingkan dengan cara pengujian kekerasan lainnya. Angka kekerasan vickers dihitung dengan :
• HV = {2P sin (α/2)}/d² = 1,854 P/d²
• Dimana : P = gaya tekan (kg)
• D = diagonal tampak tekan rata rata (mm)
• α = sudut puncak indentor = 136® hasil pengujian kekerasan vickers ini tidak akan bergantung pada besar gaya tekan (tidak seperti pada Brinell), dengan gaya tekan yang berbeda akan menunjukan hasil yang sama untuk bahan yang sama. dengan demikian vickers dapat mengukur kekrasan bahan mulai dari yang sangat lunak (5HV) sampai yang amat keras (1500HV) tanpa perlu mengganti gaya tekan.
c) Konversikan semua harga kekerasan Rockwell hasil pengujian saudara ke harga kekerasan Brinell dan berapa diameter jejak/pembekasan pada specimen ?
Jawab :
1) BHN = = 0,46 kg/mm2
2) BHN = = 0,06 kg/mm2
3) BHN = = 0,66 kg/mm2
4) BHN = = 0,17 kg/mm2
5) BHN = = 1,36 kg/mm2
d) Buktikanlah secara teoritis bahwa kekerasan sebanding dengan kekuatan tarik.
Jawab : Sifat mekanis material selain kekuatan tarik dapat juga ditentukan dari nilai kekerasan yang dimilikinya. Semakin tinggi nilai kekerasan material maka semakin besar energi yang dibutuhkan untuk menimbulkan jejak pada permukaannya.Kekerasan material umumnya berbanding lurus dengan kekuatan tariknya. Artinya bila kekuatan tarik material tinggi maka kekerasannya juga tinggi
e) Jelaskan sumber kesalahan yang mungkin timbul dalam pengujian kekerasan.
Jawab : 1) Akurasi, kemampuan alat atau instrument membaca secara linier sesuai dengan standart kekerasan yang ditetapkan (certified test blocks) serta mampu mentransfer tingkat keakuratan ini pada material yang diuji. 2)Pengulangan, mampu menduplikasi hasil yang sudah sesuai standart kekerasan untuk material uji lainnya. 3) Operator, kesalahan ini yang
sering terjadi karena ketika dua operator melakukan pengukuran material yang sama dalam satu tempat, material yang diuji pun sama tapi hasil pengukurannya berbeda. Maka dari itu, butuh kesapakatan setiap operator dalam menentukan hasil akhir pengukuran nilai kekerasan material. 4) Material yang diuji biasanya, material dipotong dan dipasang bakelite terlebih dahulu sebelum diuji. Setelah material dipotong, selanjutnya akan dipoles agar lebih halus dan bebas goresan. Dengan begitu operator bisa mengamati setiap permukaan dengan jelas.
4. 7 Kesimpulan
Melalui pengulangan pengujian menggunakan rockwell hardness tester, kami mampu mengamati konsistensi hasil pengukuran serta mendeteksi perubahan signifikan dalam kekerasan material. Proses ini tidak hanya memberikan kepastian dalam mengevaluasi kualitas material, tetapi juga memberikan dasar yang kuat untuk perbaikan atau modifikasi proses manufaktur jika diperlukan. Hasil pengujian yang konsisten dan dapat diandalkan dari rockwell hardness tester menjadi landasan yang kokoh untuk keputusan teknis dan pengembangan material yang lebih unggul.
DAFTAR PUSTAKA
Davis, H. E. et al “The Testing and Inspection of Engineering Materials”, Mc. Graw –Hill Book Co.
Dieter, G. E. “Mechanical Metallurgy”, Mc. Graw – Hill Book Co.
G. Groenendijk, J. Vander Line, Ir. Sobandi Sachri, “ Pengujian Materi”, Bina Cipta.
https://danarsulistyoardi.blogspot.com/2016/02/faktor-faktor-yang-mempengaruhi.html
Davis, H.E et al., “The Testing and Inspection of Engineering Materials”, Mc Graw – Hill book Co.
Dieter, G, E. “Mechanical Metallurgy”, Mc. Graw – Hill Book Co.
G. Groenendijk, J. Vander Line, Ir. Sobandi Sachri. “Pengujian Materi”, Bina Cipta.
Dr. Ir. Mardjono Siswosuwarno, Dr. Ir. Rochim Suratman, Ir. Slameto Wiryolukito, Ir. Husaini Ardy, Ir. Budi Hartono, Ir. Arif Basuki. Panduan Pratikum Material Teknik (Uji Meksnik N.D.T) Laboratium Teknik Metalurgi, Jurusan Mesin. INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG, Tahun 1987.
https://ostenco.co.id/link1/18-testing-knowledge/89-hubungan-kekerasan-dan-kekuatan-
tariklogam.html#:~:text=Semakin%20tinggi%20nilai%20kekerasan%20material,yang%20diperl ihatk an%20pada%20Gambar%201.
https://ardra.biz/topik/contoh-soal-perhitungan-uji-kekerasan-metoda-brinell/#google_vignette https://dynatech-int.com/id/metode-rockwell-solusi-untuk-pengujian-kekerasan-
terhadaplogam/#:~:text=Cara%20pengujian%20hardness%20rockwell%20test,bekas%20lekuka n%20yan g%20terjadi%20itu https://andarupm.co.id/hardness-tester-lab/
LAMPIRAN
