LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA MATERIAL HARDNESS TEST
Disusun Oleh :
Nama : VIONA VASTRICIA Nim : 121460124
Asisten Praktikum : Kevin Saputra (120170068)
PROGRAM STUDI TEKNIK PERKERETAAPIAN
JURUSAN TEKNOLOGI INSFRASTRUKTUR DAN KEWILAYAHAN INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA
LAMPUNG SELATAN 2022
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Makna nilai kekerasan suatu material berbeda untuk setiap kelompok bidang ilmu yang berbeda. Bagi insinyur metalurgi nilai kekerasan adalah ketahanan material terhadap penetrasi sementara, untuk para insinyur desain nilai tersebut adalah ukuran dari tegangan alir, untuk insinyur lubrikasi kekerasan berarti ketahanan terhadap mekanisme keausan, untuk para insinyur mineralogi nilai itu adalah ketahanan terhadap goresan, dan untuk para mekanik workshop lebih bermakna kepada ketahanan material terhadap pemotongan dari alat pemotong.
Begitu banyak konsep kekerasan material yang dipahami oleh kelompok ilmu,walaupun demikian konsep-konsep tersebut dapat dihubungkan pada satu mekanisme yaitu tegangan alir plastis dari material yang diuji.
Setiap material yang akan digunakan, maka sebelumnya perlu dilakukan pengujian atau pengetesan material atau logam, meliputi anatara lain:
a. Uji Tarik material b. Uji Kekerasan Material c. Uji Metalografi, dan lain lain
Setiap material sebelum digunakan perlu dilakukan pengujian material atau logam seperti di atas, dengan maksud dan tujuan yang pada umumnya adalah untuk mengetahui sifat-sifat utama dari material atau logam tersebut, baik dari segi kekuatannya, ketahanannya maupun sifat-sifat yang lain terhadap suatu beban yang akan diberikan.
1.2 Tujuan Praktikum
Adapun tujuan praktikum kali ini yaitu:
a. Dapat mengetahui prosedur pengujian kekerasan b. Dapat mengetahui cara penggunaan alat dengan benar
c. Dapat memahami karakteristik dan sifat mekanik material yang telah didapat dari hasil pengujian serta mampu mengaplikasikannya.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Klasifikasi Material
Secara garis besar material teknik dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Material logam b. Material non logam
Berdasarkan pada komposisi kimia, logam dan paduannya dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu:
a. Logam besi / ferrous
Logam besi merupakan logam dan paduan yang mengandung besi (Fe) sebagai unsur utamanya.
b. Logam non besi / non ferrous
Logam non besi merupakan maerial yang mengandung sedikit atau bahkan sama sekali tidak mengandung besi. Dalam dunia teknik mesin, logam (terutama logam besi / baja ) merupakan material yang paling banyak dipakai, tetapi material material lain juga tidak dapat diabaikan. Material non logam sering digunakan karena material tersebut mempunyai sifat yang khas yang tidak dimiliki oleh material logam. Material non logam dapat dibedakan menjadi beberapa golongan, yaitu :
1. Keramik
Material keramik merupakan material yang terbentuk dari hasil senyawa (compound) antara satu atau lebih unsur unsur logam (termasuk Si dan Ge) dengan satu atau lebih unsur non logam. Material jenis keramik semakin banyak digunakan, mulai dari berbagai abrasiv, pahat potong, batu tahan api, kaca, dan lain-lain, bahkan teknologi roket dan penerbangan luar angkasa sangat memerlukan keramik.
2. Plastik (polimer)
Plastic (polimer) adalah material hasil rekayasa manusia, merupakan rantai molekul yang sangat panjang dan banyak molekul MER yang saling mengikat. Pemakaian plastik juga sabgat luas, mulai dari peralatan rumah tangga, interior mobil, cabinet radio/televise, hngga konstruksi mesin.
3. Komposit
Komposit merupakan material hasil kombinasi dari dua material atau lebih, yang sifatnya sangat berbeda dengan sifat masing masing material asalnya. Komposit selain dibuat dari hasil rekayasa manusia, juga dapat terjadi secara alamiah, misalnya kayu yang terdiri dari serat selulose yang berada dalam matriks lignin. Komposit saat ini banyak dipakai dalam konstruksi pesawat terbang, karena mempunyai sifat ringan, kuat dan non magnetik.
2.2 Sifat – Sifat Pada Material
Sifat – sifat khas pada material teknik perlu dikenal dengan baik karena material tersebut digunakan untuk berbagai macam kebutuhan. Sifat sifat material yang diinginkan sangat banyak, antara lain:
a. Sifat mekanik
Sifat mekanik adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu material atau komponen untuk menerima beban, gaya, dan energi tanpa menimbulkan kerusakan pada material atau komponen tersebut. Sifat sifat mekanik pada material yakni:
1. Kekerasan
Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat adanya penetrasi permukaan. Kekerasan merupakan ketahanan material terhadap penekanan atau indentasi atau penetrasi.
Sifatini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance) yaitu ketahanan material terhadap penggoresan atau pengikisan.
2. Kekuatan
Kekuatan, adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis secara menyeluruh sampai material itu patah.
3. Kelentingan
Kelentingan, adalah besarnya energi yang diserap oleh material sampai pembebanan elastis dan bila gaya dihilangkan akan kembali ke bentuk semula.
4. Keuletan
Keuletan, adalah regangan plastis maksimum yang mampu ditahan material sampai material tersebut patah.
5. Ketangguhan
Ketangguhan, adalah besarnya energi yang diserap oleh material sampai material tersebut patah.
6. Modulus elastisitas
Modulus Elastisitas, adalah perbandingan antara tegangan dan regangan pada daerah elastis yang menunjukkan derajat kekakuan material.
b. Sifat listrik
Sifat listrik meliputi hantaran listrik dielektrisitas, dan lain lain.
c. Sifat magnetik
Sifat magnetik adalah sifat material yang merspon benda magnet. Contoh;
diamagnetik.
d. Sifat termal
Sifat termal adalah kenaikan temperatur menaikkan gerakan atom yang mengakibatkan eksposi termal, sehingga terjadi perubahan dimensi.
Contoh: titik leleh, titik lebur.
e. Sifat kimia
Sifat kimia adalah sifat material yang mampu berinteraksi dengan lingkungannya. Contoh: korosi, reaksi kimia, segregasi, ketahanan, dan lain lain.
f. Sifat fisik
Sifat fisik merupakan kemampuan suatu bahan atau material ditinjau dari sifat-sifat fisiknya atau bisa juga sifat-sifat yang tampak langsung. Contoh:
dimensi, warna.
g. Sifat teknologi
Sifat teknologi adalah kemampuan suatu benda untuk diproses lanjut atau dilaksanakan proses pengerjaan pemesinan. Contoh: mampu las, mampu mesin, mampu keras, dan lain lain.
h. Sifat Akustik
Sifat akustik adalah sifat material yang mampu berinteraksi atau berhubungan dengan bunyi. Contoh: pecahnya material.
i. Sifat optik
Sifat optik adalah sifat material yang berhubungan dengan pencahayaan.
Contoh: pembiasan.
Kebanyakan sifat-sifat tersebut diatas ditentukan oleh perbandingan atom yang membentuk bahan, yaitu unsur unsur dan komposisinya. Misalnya, kadar suatu unsur yang sangat rendah terabaikan dalam suatu ketidakmurniaan bahan dapat memberikan pengaruh terhadap sifat sifatnya. Sifat sifat mekanik seperti kekuatannya, serta sifat ketahanan korosi mencakup reaksi kimianya, dipengaruhi oleh adanya sedikit ketidakmurnian, inklusi atau cacat mikro. Sifat tersebut disebut sifat struktur (Sari, 2018).
2.3 Jenis – Jenis Pengujian Material
Cara pengujian material berdasarkan pengaruhnya terhadap material dapat digolongkan menjadi dua macam, yakni pengujian dengan merusak dan pengujian tanpa merusak.
a. Pengujian merusak (destructive)
Pengujian destructive adalah pengujian suatu bahan tetapi hasil akhir bahan tersebut akan cacat atau rusak. Pengujian ini dilakukan dengan cara merusak benda uji yakni dengan pembebanan atau
penekanan sampai benda uji tersebut rusak. Dari pengujian ini akan diperoleh sifat mekanik bahan. Tujuan pengujian ini yakni untuk mengetahui performa suatu material. Pengujian ini digunakan saat material itu jadi lalu dilakukan pengujian. Pengujiannya harus dilakukan sampai tahap maksimum, agar material tersebut tahan terhadap gangguan baik dari luar maupun dalam. Pada pengujian ini material langsung diuji dengan instrumen, seperti logam ditarik langsung dengan mesin sampai putus.
Pengujian destructive terdiri dari:
1. Pengujian Tekan
Pengujian ini dilakukan dengan menaruh di landasan dan ditekan dari atas. Pada uji tekan umumnya kekuatan tekan akan lebih tinggi dari pada kekuatan tarik.
2. Pengujian Bengkok
Pengujian bengkok dilakukan dengan cara membengkokkan benda uji dan pengujian ini menyebabkan material rusak karena terjadi patahan.
3. Pengujian Puntir
Pada pengujian ini material akan rusak karena terjadi puntiran yang menyebabkan kerusakan.
4. Pengujian Tarik
Pengujian kekuatan suatu material dengan menarik suatu bahan sampai putus. Pada pengujian tarik suatu material akan mengalami kerusakan karena material yang diuji akan putus.
5. Pengujian Impact
Pengujian suatu material untuk mengetahui ketangguhan logam akibat pembebanan kejut pada material. Bahan yang ulet dengan kekuatan yang sama dengan bahan yang rapuh mempunyai sifat tangguh lebih baik.
6. Pengujian Kekerasan
Kekerasan material merupakan faktor penting dalam menentukan sifat mekanis dari material tersebut. Pada beberapa uji kekerasan spesimen bergantung pada tekanan dari unsur lain dan ukuran lekukan yang terbentuk di dalam spesimen diukur dan dikonversikan dengan menghiyung kekerasannya.
7. Pengujian Struktur
Pengujian struktur ini dilakukan untuk mempelajari strruktur pada material berupa logam. Untuk kebutuhan pengujian, bahan akan dipotong potong, lalu dileteakkan di bawah dan akan dikikis menggunakan alat penggores yang sesuai.
8. Pengujian Fatigue
Pengujian fatigue dilakukan karena guna mengetahui sifat mekanik suatu material yakni kelelahan. Dimana pengujian dilakukan dengan cara membrikn pembebanan secara dinamis atau berulang ulang pada spesimen sehingga bahan akan patah sebelum titik luluhnya.
b. Pengujian tanpa merusak (non destructive)
Pengujian tanpa merusak adalah suatu pengujian tanpa merusak material yang dilakukan saat inspeksi terhadap benda untuk mengetahui kerusakan yang ada pada benda itu dengan tujuan untuk maintenance benda. Pengujian ini menggunakan bahan lain sebagai penguji untuk material yang diuji, dengan kata lain material tidak langsung diuji dengan sebuah mesin namun dengan alat alat kecil. Contoh nya pada dye penetrant test yang memerlukan cat (cairan penetrant) agar tidak merusak material.
Saat ini pengujian tidak merusak modern digunakan dalam manufaktur, fabrikasi dan inspeksi dalam layanan untuk memeastikan integritas dalam keandalan produk, untuk mengontrol proses manufaktur menurunkan biaya produksi dan mempertahankan tingkat kualitas yang seragam.
Pengujian yang tidak merusak bukan hanya sebuah metode untuk menolak materi standar, itu juga merupakan jaminan bahwa seharusnya dalam kondisi baik. Teknik ini menggunakan berbagai prinsip, tidak ada metode tunggal sekitar yang kotak hitam dapat dibangun untuk memenuhi semua persyaratan dalam segala situasi. Jenis pengujian NDT ini didasarkan atas petode pengujian volumetrik, permukaan keutuhan, dan pengawasan kondisi (Irwansyah, 2019). Pengujian non destructive terdiri dari:
1. Liquid Penetrant
Cara ini dipakai untuk mendeteksi cacat di permukaan terbuka dari komponen solid, baik logam maupun non logam, seperti keramik dan plastik fiber, caranya dengan memberikan cairan berwarna terang pada permukaan material yang diuji, lalu zat pewarna menembus celah cacat di permukaan. Cairan ini harus memiliki daya penetrasi yang baik dan viskositas yang rendah agar dapat masuk pada cacat permukaan material.
Cairan itu adalah fluoresen atau cairan pewarna lain. Pertama diamati dibawah sinar UV 330 - 390 μm dan kemudian diamati pada sinar tampak terang.
Gambar 2.1 Liquid Penetrant Sumber: Scribd
Keuntungan metode Liquid Penetrant Test adalah dapat menginspeksi permukaan yang luas dengan murah dan cepat, dapat menginspeksi part dengan geometri yang kompleks,indikasi defect langsung ditampilkan pada permukaan material dengan tampilan visual dan peralatan yang dibutuhkan sedikit. Adapun kelemahan metode Liquid Penetrant Test adalah hanya mendeteksi defect yang merusak permukaan, pembutuhkan preparasi permukaan untuk menghilangkan kontaminan yang dapat menutupi defect, membutuhkan permukaan yang relatif halus /tak berpori, membutuhkan pembersihan setelah pengujian, membutuhkan ruangan dengan lingkungan gelap dan sinar UV dalam pengujian dan membutuhkan kehati-hatiandalam menggunakan zat kimia (larutan penetrant dan developer).
2. Eddy Current Test
Metode ini pada prisipnya hampir sama dengan metode Magnetic Particles, akan tetapi medan listrik yang dipancarkan dari arus listrik bolak-balik, ketika ada crack maka medan listrik akan berubah dan perubahannya itu akan terbaca pada alat pengukur impadance. Prinsip ini erat kaitannya dengan impedansi, maka hasilnya sangat dipengruhi oleh jarak antara benda uji dengan alat ukurnya. Namun Kelemahan dari metode ini yaitu hanya dapat diterapkan pada permukaan yang dapat dijangkau. Selain itu metode ini juga hanya diterapkan pada bahan logam saja.
Gambar 2.2 Eddy Current Test Sumber: Scribd
3. Pengujian Ultrasonic
Pengujian Ultrasonik merupakan pengujian NDT yang memanfaatkan gelombang suara frekuensi tinggi untuk mendeteksi cacat atau perubahan dari sifat material. Pengujian ini juga dapat digunakan untuk mengukur ketebalan dari berbagai jenis material logam maupun non logam dimana cukup memeriksa dari satu sisi.
Gambar 2.3 Pengujian Ultrasonic Sumber: Scribd
Kelebihan ultrasonik:
a) Cukup menggunakan satu sisi dari material.
b) Persiapan pengujian terkait benda uji relativ mudah.
c) Dalam mendeteksi cacat, ultrasonik memiliki kedalaman penetrasi yang sangat baik dari jenis Non Destructive Test yang lain.
d) Hasil pengujian dapat terekam di layar CRT, jadi informasi dapat diterima.
e) Dapat digunakan untuk mengukur ketebalan material.
Kelemahan Ultrasonik :
a) Kurang sesuai untuk material yang tipis.
b) Tidak mudah dalam mengoperasikan dan membaca data CRT, butuh keahlian khusus
c) Permukaan harus terjangkau oleh probe dan couplant.
d) Kekasaran permukaan juga akan memepengaruhi hasil inspeksi, sehingga proses finishing dan polishing sangat berpengaruh.
4. Uji Visual (Visual Inspection)
Inspeksi Visual berarti inspeksi peralatan dan struktur menggunakan kombinasi indera manusia seperti penglihatan, pendengaran, sentuhan dan penciuman. Inspeksi Visual kadang-kadang dilakukan bersamaan dengan perangkat seperti kaca pembesar berdaya rendah, boroskop, serat
optik, boreskop video digital, sistem kamera dan sistem crawler robot.
Inspeksi Visual adalah yang paling mendasar dari berbagai metode kontrol pengujian non-destruktif, tetapi tidak kalah pentingnya. Dari saat komponen (katup, pompa, pipa, kapal, dll) dipasang, kontrol dengan inspeksi visual dilaksanakan sebagai elemen awal penilaian untuk penerimaan bagian individu atau sistem keseluruhan sebelum masuknya ke dalam layanan, atau sebagai kontrol awal untuk kinerja pengujian selanjutnya yang memverifikasi operabilitasnya.
Keuntungan metode Visual Inspection adalah biaya murah dan tidak terlalu rumit karena tidak menggunakan alat-alat yang sulit digunakan.
Adapun kelemahannya metode Visual Inspection adalah hanya dapat mendeteksi keberadaan cacat yang berada di permukaan material uji dan hanya dapat mendeteksi keberadaan cacat yang dapat dilihat dengan mata telanjang ataupun dengan alat batnu optik.
Gambar 2.4 Inspeksi Visual Sumber: Scribd
5. Radiographic Inspection
Metode NDT ini digunakan untuk menemukan cacat pada material dengan menggunakan sinar x dan sinar gamma. Prinsipnya, sinar x dipancarkan menembus material yang diperiksa, saat menemnus obyek, sebagian sinar akan diserap sehingga intensitasnya berkurang dan akan terekam pada film tertentu. Hasi rekaman film inilah yang menandakan cacat.
Gambar 2.5 Radiographic Inspection Sumber: Scribd
Kelebihan radiografi:
a) Persiapan pengujian relatif mudah.
b) Dapat mendeteksi cacat pada surface dan subsurface.
c) Dapat diaplikasikan untuk segala jenis material.
d) Dapat diaplikasikan untuk bentuk yang rumit dan struktur yang berlapis tanpa harus membongkar struktur tersebut.
Kekurangan radiografi:
a) Tidak mudah untuk dioperasikan, butuh keahlian khusus.
b) Peralatan yang relatif mahal.
c) Waktu operasi yang lama untuk material yang tebal.
d) Butuh kedua sisi yang berlawanan dari material.
e) Sangat dipengaruhi oleh arah radiasi yang dipancarkan dan yang di terima.
f) Terdapat resiko efek radiasi pada pengguna.
6. Magnetic Particle Inspection
Dengan menggunakan metode ini, cacat permukaan (surface) dan bawah permukaan (subsurface) suatu komponen dari bahan ferromagnetik dapat diketahui. Prinsipnya adalah dengan memagnetisasi bahan yang akan diuji. Adanya cacat yang tegak lurus arah medan magnet akan menyebabkan kebocoran medan magnet. Kebocoran medan magnet ini mengindikasikan adanya cacat pada material. Cara yang digunakan untuk
memdeteksi adanya kebocoran medan magnet adalah dengan menaburkan partikel magnetik dipermukaan. Partikel-partikel tersebuat akan berkumpul pada daerah kebocoran medan magnet.
Kelemahan dari metode ini hanya bisa diterapkan untuk material ferromagnetik. Selain itu, medan magnet yang dibangkitkan harus tegak lurus atau memotong daerah retak serta diperlukan demagnetisasi di akhir inspeksi.
Gambar 2.6 Magnetic Particle Inspection Sumber: Scribd
7. Accousting Emision Testing
Di saat suatu material solid diberi tegangan akan menambah parah kondisi cacat jika semua material memancarkan ledakan singkat dari suatu energi akustik (acoustic energy) yang disebut “emissi”. Pada pengujian ultrasonik, emissi ini dapat dideteksi dengan receiver khusus.
Sumber emissi dapat dievaluasi melalui penelitian dari intesitasnya.
Perkembangan cacat dapat dicari lokasinya menggunakan teknik segitiga (hampir sama seperti mencari lokasi episentrum dari gempa).
Gambar 2.7 Accousting Emission Testing Sumber: Scribd
2.4 Hardness Test
Kekerasan suatu bahan adalah kemampuan sebuah material untuk menerima beban tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan terhadap identasi, tahan terhadap penggoresan, tahan terhadap aus, tahan terhadap pengikisan (abrasi). Kekerasan suatu bahan merupakan sifat mekanik yang paling penting, karena kekerasan dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik yang lain, yaitu strenght (kekuatan). Bahkan nilai kekuatan tarik yang dimiliki suatu material dapat dikonversi dari kekerasannya.
Pengujian kekerasan (hardness test) adalah suatu proses yang bertujuan untuk mengetahui ketahanan suatu material terhadap deformasi pada daerah lokal atau permukaan material, khusus untuk logam deformasi yang di maksud adalah deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri adalah suatu keadaan dari material yang ketika diberikan gaya maka struktur mikronya tidak akan kembali ke bentuk semula. Terdapat berbagai macam uji kekerasan lekukan, antara lain: Uji kekerasan Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop, dan lain sebagainya (Maman Sulaeman).
2.5 Metode Pengujian Kekerasan
Berdasarkan mekanisme penekanan, terdapat 3 metode kekerasan, yaitu (Ika Wahyuni) :
a. Metode gores
Metode ini dikenalkan oleh Fredrich Mohss yang membagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala Mohs. Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang paling rendah, sebagaimana dimiliki oleh material talk, hingga skala 10 sebagai kekerasan tertinggi, sebagaimana dimiliki oleh intan.
b. Metode elastic/pantul (rebound)
Kekerasan suatu material ditentukan oleh alat Scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap benda uji. Tinggi pantulan (rebound) yang dihasilkan mewakili kekerasan benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut, yang ditunjukkan oleh dial pada alat pengukur, maka kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi.
c. Metode identasi
Tipe pengetasan kekerasan material/logam ini adalah dengan mengukur tahanan plastis dari permukaan suatu material konstruksi mesin dengan spesimen standar terhadap penetrator. Adapun beberapa bentuk penetrator atau cara pengetasan ketahanan permukaan yang dikenal adalah:
1. Ball identation test (Brinell)
Pengujian Brinell adalah salah satu cara pengujian kekerasan yang paling banyak digunakan. Pada pengujian Brinell bola baja yang dikeraskan sebagai identor.
Gambar 2.8 Pengujian Brinell Sumber: Modul Pengujian Kekerasan
Kekerasan Brinell dihitung dengan rumus sebagai berikut.
𝐻𝐵 = P
𝜋𝐷
2[𝐷−{𝐷2−𝑑2} 1 2]
………..(1) Keterangan:
P = Beban yang diterapkan (kgf) D = Diameter bola identor (μm) d = Diameter lekukan (μm)
2. Pyramida identation (Vickers)
Uji kekerasan Vickers menggunakan identor piramida intan yang pada dasasrnya berbentuk bujur sangkar. Besar sudut anatar permukaaan piramida yang berhadapan adalah 136 derajat. Angka kekerasan Vickers didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan.
VHN tidak tergantung beban. Beban yang biasa digunakan pada pengujian ini berkisar 1 sampai 120 kg, tergantung kekerasan logam yang akan diuji.
Gambar 2.9 Kekerasan Vickers
Sumber: KOMUNITAS ARTIKEL: MATERIAL TEKNIK METODE PENGUJIAN KEKERASAN (febrielektro.blogspot.com) Rumus perhitungan uji kekerasan Vickers:
𝐻𝑉 = 2𝑃 sin(
𝜃 2)
𝑑2 ………(2)
Keterangan:
P = beban yang diterapkan (kgf) d = panjang diagonal rata rata (μm)
𝞱 = Sudut antara permukaan intan yang berhadapan = 136 derajat
3. Cone identation test (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 uji ditekan oleh indentor. Selama itu penekanan diteruskan dengan melepas beban utama dan hanya tersisa beban awal.
Pada saat ini kedalaman penetrasi ujung indentor adalah beberapa skala tergantung pada kombinasi jenis indentor dan besar beban utama yang digunakan.
Gambar 2.10 Kekerasan Rockwell
Sumber: KOMUNITAS ARTIKEL: MATERIAL TEKNIK METODE PENGUJIAN KEKERASAN (febrielektro.blogspot.com)
4. Uji kekerasan mikro (knoop)
Pada mikro vicker, indentor yang di gunakan juga sama seperti pada vickers biasa, juga cara perhitungan angka kekerasannya, hanya saja gaya tekan yang di gunakan kecil sekali, 1 sampai 1000 gr dan panjang diagonal indentasi diukur dalam mikron. Mengingat bentuk indentornya maka knoop akan menghasilkan indentitas yang sangat dangkal (dibandingkan dengan vickers), sehingga sangat cocok untuk pengujian kekerasan pada lapisan yang sangat tipis.
Rumus perhitungan kekerasan Knoop.
𝐻𝐾 =1,42𝐹
𝐿2 ………...(3)
Keterangan:
HK = Kekerasan Knoop F = Beban (KgF)
L = Panjang identor (mm)
5. Kekerasan Meyer
Mayer mengukur kekerasan dengan cara yang hampir sama seperti brinell juga menentukan indentor bola hanya saja angka kekerasannya tidak dihitung dengan luas permukaan tampak tekan, tetapi dihitung dengan luas proyeksi tampak tekan. Dengan cara ini pengukuran tidak lagi terpengaruh oleh besarnya gaya tekan yang digunakan untuk menekan indentor (jadi tidak seperti brinell). Hasilnya akan sama walaupun pengukuran dilakukan dengan gaya tekan berbeda.
Rumus kekerasan uji Meyer.
𝑃 = 4𝑃
𝜋𝐷2 ………(4)
Keterangan:
P = gaya tekan (kg)
D = diameter tampak tekan (mm)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan a. Alat
Adapun alat yang digunakan pada praktikum kali ini yaitu:
1. Universal Hardness Tester Zwick Roell ZHU 250 CL Models beserta kelengkapannya
Gambar 3.1 Universal Hardness Tester Zwick Roell ZHU 250 CL Models Sumber: Modul Hardness Test
b. Bahan
Adapun alat yang digunakan pada praktikum kali ini yaitu:
1. Metal Block untuk pengujian Vickers, Brinell, dan Rockwell
Gambar 3.2 Metal Block Test Brinell (kiri), Rockwell (tengah), dan Vickers (kanan)
Sumber: Modul Hardness Test
3.2 Prosedur Praktikum
Prosedur kerja praktikum ini adalah:
a. Siapkanlah permukaan benda kerja yakni dengan meratakan kedua permukaan benda kerja menggunakan grinding polishing.
b. Siapkanlah perangkat komputer dan alat Universal Hardness Testing.
c. Praktikan mengidupkan PC, dan pastikanlah komputer siap.
d. Kemudian hidupkanlah alat Universal Hardness Testing.
e. Bukalah aplikasi Zwick Roell HD Indentec ZHµ.HD-S.
f. Setelah terbuka pilihlah menu Option > Preferences.
g. Kemudian sesuaikanlah jenis material dan metode yang digunakan 1. Vickers (HV) untuk praktikum ini menggunakan standard block
dengan pembebanan 10 kgf, perbesaran lens X10, menggunakan indentor piramid.
2. Rockwell (HRC) untuk praktikum ini menggunakan standard block dengan pembebanan 150 kgf, perbesaran lens X10, menggunakan indentor brace.
3. Brinell (HBW) untuk praktikum ini menggunakan standard block dengan pembebanan 30 kgf, perbesaran lens X10, menggunakan indentor brace dengan diameter 1 mm.
h. Setelah spesimen, perangkat PC dan Alat siap.
i. Letakkanlah spesimen pada meja spesimen dan atur fokus dengan cara memutar meja spesimen.
j. Setelah fokus, pilihlah menu Run > Free Test, tunggu 10 detik, dan hasil kekerasan muncul dan ulangi pengujian sampai tiga kali pada tiga tempat berbeda.
k. Hitunglah kekerasan di masing-masing titik dengan persamaan (1), kemudian ambil rata-ratanya. Ulangi untuk metode yang lain.
3.3 Prosedur Pengunaan Alat
a. Universal Hardness Tester Zwick Roell ZHU 250 CL Models
Adapun cara pemakaian alat Universal Hardness Tester Zwick Roell ZHU 250 CL Models sebagai berikut:
1. Pastikanlah sambungan listrik dan grounding (maks 1 volt) terpasang.
2. Hidupkanlah komputer terlebih dahulu, pastikan komputer siap digunakan.
3. Hidupkanlah tombol ON pada Universal Hardness Tester.
4. Turunkanlah Turn Wheel dengan cara memutar, untuk menghindari indentor menyentuh sampel pada saat switch.
5. Buka aplikasi Indentec ZHµ.HD-S.
6. Siapkanlah material sampel uji, sesuaikan ukuran dan jenis material dengan metode (Vickers, Brinell, dan Rockwell) yang akan diuji.
Pastikanlah sampel material uji memiliki permukaan yang rata, karna mempengaruhi hasil uji kekerasan.
7. Letakkanlah material pada Material Block Test.
8. Putarlah Turn Wheel untuk mencari titik fokus.
9. Untuk menggeser sampel material uji tinggal memutar mickrometer pada Material Block Test.
10. Pada aplikasi pilihlah menu Option > Preferences.
11. Pilihlah metode yang digunakan, sesuaikan metode dengan indentor dan besarnya, lalu tekan OK.
12. Setelah itu, pilihlah waktu dan besarnya pembebanan.
13. Kemudian pilihlah Menu Run > Test Run.
14. Tunggu selama 10 detik dan hasil akan muncul secara otomatis di aplikasi.
15. Kita juga dapat melakukan pengukuran secara manual.
16. Untuk mematikannya turunkanlah Turn Wheel, close aplikasi, kemudian tekan tombol (OFF) pada Universal Hardness Tester dan matikanlah komputer.
17. Tutuplah kembali Universal Hardness Tester dengan pelindung yang tersedia.
BAB IV
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Pengumpulan Data a. Lembar kerja
LEMBAR KERJA HARDNESS Hasil Percobaan Vickers
Table 4.1 Hasil Data Kekerasan Percobaan Vickers
Jenis Material Beban (Kgf)
d1
(mm) d2 (mm) d (rata-rata) Nilai HV
AISI 1045 10 0,252 0,249 0,2505 299,03
Table 4.2 Tabel Gambar Hasil Kekerasan Vickers
Hasil Indentasi Keterangan Spesimen
Gambar 4.1 Hasil identasi Vickers Sumber: Lab. Rekayasa Material
Gambar 4.2 Keterangan Spesimen Vickers
Sumber: Lab. Rekayasa Material
Hasil Percobaan Brinell
Table 4.3 Hasil Data Kekerasan Percobaan Brinell Jenis
Material Beban (kgf) D (mm) d (mm) Nilai HBW
AISI 1045 30 1 0,4455 182,5928
Table 4.4 Tabel Gambar Hasil Kekerasan Brinell
Hasil Indentasi Keterangan Spesimen
Gambar 4.3 Hasil identasi Brinell Sumber: Lab. Rekayasa Material
Gambar 4.4 Keterangan Spesimen Brinell
Sumber: Lab. Rekayasa Material
b. Data praktikum
Gambar 4.5 Universal Hardness Tester Zwick Roell ZHU 250 CL
Models
Sumber: Modul Hardness Test
Gambar 4.6 Hasil identasi Vickers Sumber: Lab. Rekayasa Material
Gambar 4.7 Hasil identasi Brinell
Sumber: Lab. Rekayasa Material Gambar 4.8 Metal Block Test Sumber: Modul Hardness Test
4.2 Pengolahan data a. Perhitungan
1. Vickers Diketahui : x = 0,252 mm y = 0,249 mm d = 𝑥+𝑦
2 = 0,252+0,249
2 = 0,2505 mm P = 10 kgf
Ditanya : HV ? Jawab : HV = 2𝑃 𝑆𝑖𝑛 (
𝜃 2)
𝑑2 = (1,854)𝑃
𝑑2 = (1,854)10
(0,2505)2 = 299,03 HV 2. Brinell
Diketahui : x = 0,445 mm y = 0,446 mm d = 𝑥+𝑦
2 = 0,445+0,446
2 = 0, 4455 mm P = 30 kgf
Ditanya : BHN ?
Jawab :
BHN = P
𝜋𝐷
2[𝐷−{𝐷2−𝑑2} 1 2]
= 30
(3,14)(1)
2 [1−{12−0,44552} 1 2]
= 182, 5928 BHN
BAB V
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
5.1 Analisis
Pada pengujian kekerasan vickers, perhitungan dengan alat di dapat senilai 292,54 HV, dan secara manual senilai 299,03 HV. Pada pengujian kekerasan brinell, perhitungan dengan alat di dapat senilai 181,31 BHN , dan secara manual senilai 182,5928 BHN. Hal ini berbeda karna adanya beberapa faktor, seperti kurangnya ketelitian praktikan mapun laboran; terjadinya human error oleh praktikan maupun laboran; dan adanya getaran kaki dari lingkungan sekitar alat.
Berdasarkan hasil identasi yang didapat dari setiap metode, dapat dilihat bahwa baja AISI 1045 merupakan baja berkarbon menengah. Spesimen baja memiliki tingkat kekerasan cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen aluminium karena baja adalah campuran dari besi dengan karbon, atom karbon menningkatkan kerapatan dari baja dan persentase karbon idapat mempengaruhi dari baja tersebut. Perbandingan hasil indentasi kekerasan setiap metode adalah pada penggunaan indentornya. Untuk vickers menggunakan indentor intan yang berbentuk piramid beralas bujur sangkar dan sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan 136° . Pengukuran segiempat lebih akurat dibandingkan pengukuran pada lingraran, seperti halnyaa pada hasil indentasi kekerasan pada metode brinell yang menggunakan indentor berbentuk bola yang terbuat dari baja yang sulah dikeraskan sehingga bentuk hasil dan kekerasan keduanya pasti akan berbeda.
5.2 Pembahasan
Hubungan antara nilai kekerasan dengan kekuatan tarik material yakni, semakin tingginya nilai kekerasan suatu material maka semakin besar pula energy yang dibutuhkan untuk menimbulkan jejak pada permukaannya. Kekerasan material
umumnya berbanding lurus dengan kekuatan tariknya. Artinya, bila kekuatan tarik material tinggi, maka kekerasannya akan tinggi pula.
Setiap metode pengujian memiliki kelebihan dan kekurangan nya masing masing, diantaranya sebagai berikut:
a. Pengujian brinell 1. Kelebihan :
a) Permukaan dengan kondisi kadar tidak akan mempengaruhi hasil pengujian.
b) Sampel dapat dipersiapkan dengan mudah, dengan memiliki ketebalan dan luas permukaan tertentu.
c) Menghasilkan hasil uji yang cukup representatif kepada material yang tidak homogen.
d) Segala uji terhadap material dalam jumlah besar dapat dilakukan dengan pengujian brinell.
2. Kekurangan :
a) Diameter indentor harus ideal jika ingin hasil yang akurat dan hal ini tidaklah mudah.
b) Hasil yang diperoleh tidak lebih akurat daripada metode yang lain.
c) Pengujian dilakukan dengan memakan waktu yang lebih lama dari pengujian lain. Rtidak cocok untuk pengujian material yang sedikit dan kecil.
d) Pada saat menyelesaikan pengujian, dibutuhkan keterampilan untuk meniadakan beban pada material, karena tidak boleh ada getaran yang dapat mempengaruhi hasil kekuatan.
b. Pengujian vickers 1. Kelebihan :
a) Metode ini menunujukan skala keekrasan secara berkelanjutan dalam beban yang berbeda beda.
b) Metode ini merepresentasikan skala kekerasan mulai dari skala kecil hingga skala yang sangat keras.
c) Dapat menguji dan menghasilkan hasil uji yang cukup luas jangkauan kekerasannnya.
d) Menghasilkan identasi yang relatif jelas, sehingga dapat dihunakan dengan mikroskop.
e) Sangat baik untuk mengamati material yang kecil dan sedikit.
2. Kekurangan :
a) Rentan salah dalam pengoperasiaannya karena kesalahan penguji.
b) Waktunya lama.
c) Persiapan spesimen cukup lama agar perhitungan akurat.
d) Kondisi awal permukaan spesimen sangat mempengaruhi hasil uji.
BAB VI PENUTUP
6.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapatkan setelah praktikum hardness test ini, yakni:
a. Praktikum hardness test bertujuan untuk mengetahui prosedur pengujian kekerasan, cara penggunaan alat, memahami karakteristik dan sifat mekanis material dan melakukan pengaplikasian.
b. Setiap metode pengujian yang digunakan hasilnya berbeda beda karna indentasi yang digunakan berbeda beda pula.
c. Setiap metode pengujian memiliki kelebihan dan kekurangan masing masing.
d. Kekerasan material berbanding lurus dengan uji kekuatan tariknya.
6.2 Saran
Saran yang didapatkan setelah praktikum hardness test ini, yakni:
a. Diharapkan praktikkan lebih memahami materi praktikum dan fokus saat praktikum berlangsung.
b. Seluruh praktikan ikut mencoba seluruh kegiatan praktikum (menggunakan alat) dan lebih aktif saat praktikum.
c. Hendaknya seluruh langkah langkah praktikum dikerjakan dengan baik.
d. Selalu menjaga kebersihan laboratorium.
e. Hendaknya dalam melakukan praktikum rekayasa material ini berurutan setiap modulnya, agar praktikan menjadi lebih paham step by step nya.
DAFTAR PUSTAKA
Ika Wahyuni, A. B. (n.d.). Uji Kekerasan Material dengan Metode Rockwell.
Irwansyah. (2019, September). DETEKSI CACAT PADA MATERIAL DENGAN TEKNIK PENGUJIAN TIDAK MERUSAK. VOLUME 2 No.48, pp. 8-9.
Maman Sulaeman, H. B. (n.d.). PROSES UJI DIMENSI, UJI KEKERASAN DENGAN METODE ROCKWELL DAN UJI KOMPOSISI KIMIA PADA CANGKUL DI BALAI BESAR LOGAM DAN MESIN BANDUNG. POLBAN11900024, 540.
Sari, N. H. (2018). MATERIAL TEKNIK. Yogyakarta: PENERBIT DEEPUBLISH.
