BAB III Pengujian Kekerasan Fix

BAB III PENGUJIAN KEKERASAN 3.1 Tujuan

1.

Mengetahui dan memahami prinsip dasar pengujian kekerasan Rockwell kekerasan Rockwell C dan Brinell. dan Brinell.

2.

Mengetahui dan menemukan nilai kekerasan spesimen uji.

3.

Mengetahui dan memahami perbedaan prosedur pengujian kekerasan pada Brinell dan Rockwell dan Rockwell .

4.

Mengetahui nilai konversi kekerasan pada Rockwell pada Rockwell C ke Brinell ke Brinell .

3.2 Teori Dasar

Kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi dan merupakan ukuran ketahanan logam terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen. Terdapat tiga jenis ukuran kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengujian, yaitu: 1)

Kekerasan goresan ( scratch hardness) hardness) Pada dasarnya dikenal dengan skala Mohs, yang nilai kekerasannya skala 1 smpai dengan 10 secara berurutan sebagai berikut: 1. Talk 2. Gibs 3. Calsite 4. Fluorite 5. Apatite 6. Orthoclase 7. Quartz 8.Topaz 9. Corundum 10. Intan

2)

Kekerasan pantulan (rebound (rebound ) Metode pantulan menggunakan suatu indentor yang dijatuh bebaskan pada permukaan logam. Nilai kekerasan diproleh dari tinggi pantulan pantul an yang diartikan sebagai energi tumbukan atau energi yang diserap oleh material untuk berdeformasi plastis. Nama alatnya adalah skleroskop.

3)

Kekerasan lekukan (indentation (indentation hardness); hardness ); Untuk logam, hanya kekerasan lekukan yang banyak menarik perhatian dalam kaitannya dengan bidang rekayasa. Terdapat berbagai macam uji kekerasan lekukan, antara lain: Uji kekerasan Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop, Knoop, dan sebagainya.

26

BAB III PENGUJIAN KEKERASAN

a.

Kelompok 11

Uji Kekerasan Brinell Uji kekerasan ini berupa pembentukan lekukan pada permukaan logam

memakai bola baja yang dikeraskan yang ditekan dengan beban tertentu. Beban diterapkan selama waktu tertentu, biasanya 30 detik, dan diameter lekukan diukur dengan mikroskop, setelah beban tersebut dihilangkan. Permukaan yang akan dibuat lekukan harus relatif halus, rata dan bersih dari debu atau kerak. Angka kekerasan brinell (BHN) dinyatakan sebagai beban P dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diameter jejak. BHN dapat ditentukan dari persamaan berikut:

BHN=

P

  

πD 2 (D- D2 -d ) 2

=

2P

( ) 

…………………………(1) 2

2

πD (D- D -d )

dengan: P = beban yang digunakan (kg) D = diameter bola baja (mm) d = diameter lekukan (mm) Dari gambar 1, tampak bahwa d=DsinΦ. Dengan memasukkan harga ini ke dalam persamaan (1) akan dihasilkan bentuk persamaan kekerasan brinell yang lain, yaitu: P BHN= π ……………………………………………….(2) 2 D (1-cosӨ) 2



Jejak penekanan yang relatif besar pada uji kekerasan brinell memberikan keuntungan dalam membagikan secara pukul rata ketidak seragaman lokal. Selain itu, uji brinell tidak begitu dipengaruhi oleh goresan dan kekasaran permukaan dibandingkan uji kekerasan yang lain. Di sisi lain, jejak penekanan yang besar ukurannya, dapat menghalangi pemakaian uji ini untuk benda uji yang kecil atau tipis, atau pada bagian yang kritis terhadap tegangan sehingga lekukan yang terjadi dapat menyebabkan kegagalan ( failure).

Laboratorium Logam Teknik Metalurgi T.A 2017-2018

27


b.

Kelompok 11

Uji Kekerasan Rockwell Pengujian rockwell mirip dengan pengujian brinell , yakni angka kekerasan

yang diperoleh merupakan fungsi derajat indentasi. Beban dan indentor yang digunakan bervariasi tergantung pada kondisi pengujian. Berbeda dengan pengujian brinell, indentor dan beban yang digunakan lebih kecil sehingga menghasilkan indentasi yang lebih kecil dan lebih halus. Banyak digunakan di industri karena prosedurnya lebih cepat. Indentor atau “ penetrator ” dapat berupa bola baja atau kerucut intan dengan ujung yang agak membulat (biasa disebut “brale”). Diameter bola baja umumnya 1/16 inchi, tetapi terdapat juga indentor dengan diameter lebih besar, yaitu 1/8, 1/4, atau 1/2 inchi untuk bahan-bahan yang lunak. Pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu memberikan beban minor 10 kg, dan kemudian beban mayor diaplikasikan. Beban mayor biasanya 60 atau 100 kg untuk indentor bola baja dan 150 kg untuk indentor brale. Mesikpun demikian, dapat digunakan beban dan indentor sesuai kondisi pengujian. Karena pada pengujian rockwell , angka kekerasan yang ditunjukkan merupakan kombinasi antara beban dan indentor yang dipakai, maka perlu diberikan awalan huruf pada angka kekerasan yang menunjukkan kombinasi beban dan penumbuk tertentu untuk skala beban yang digunakan. Dial pada mesin terdiri atas warna merah dan hitam yang didesain untuk mengakomodir pengujian skala B dan C yang seringkali dipakai. Skala kekerasan B digunakan untuk pengujian dengan kekerasan medium seperti baja karbon rendah dan baja karbon medium dalam kondisi telah dianil (dilunakkan). Range kekerasannya dari 0 – 100. Bila indentor bola baja dipakai untuk menguji bahan yang kekerasannya melebihi B 100, indentor dapat terdefomasi dan berubah bentuk. Selain itu, karena bentuknya, bola baja tidak sesensitif brale untuk membedakan kekerasan bahan-bahan yang keras. Tetapi jika indentor bola baja dipakai untuk menguji bahan yang lebih lunak dari B 0, dapat mengakibatkan pemegang indentor mengenai benda uji, sehingga hasil pengujian tidak benar dan pemegang indentor dapat rusak.


28


Kelompok 11

Tabel 3.1 Skala Kekerasan Metode Pengujian Rockwell


29


Kelompok 11

3.3 Tata Cara Praktikum

3.3.1 Skema Proses a.

Brinell Persiapan alat dan bahan

Mengatur alat uji Brinell

Meletakkan spesimen pada alat uji

Mengatur posisi skala beban

Melakukan indentasi

Tunggu waktu 10 detik (dwell time)

Ulangi langkah tersebut sampai 3 kali indentasi pada tempat yang berbeda dan spesimen yang berbeda

Mengukur diameter hasil indentasi

Menentukan nilai kekerasan

Analisa dan pembahasan

Penarikan Kesimpulan Gambar 3.1 Skema proses pengujian kekerasan Brinell


30


b.

Kelompok 11

Rockwell C Persiapan alat dan bahan

Mengatur unvil alat uji Rockwell

Meletakkan spesimen pada alat uji

Mengatur beban minor

Melakukan kalibrasi skala

Memberikan beban mayor

Tunggu 10 detik (dwell time)

Mencatat angka HRc

Lepaskan spesimen dan laukan tiga kali indentasi pada tempat, se rta spesimen yang berbeda dengan langkah yang sama

Analisa dan pembahasan

Kseimpulan Gambar 3.2 Skema proses penngujian kekerasan Rockwell C


31


Kelompok 11

3.3.2 Penjelasan Skema Proses a.

Brinell 1.

Menyiapkan alat uji Brinell , jangka sorong dan penggaris, serta kamera. Menyiapkan bahan atau spesimen uji yaitu SUS 420 P, Al 2024, dan baja plat.

2.

Mengatur tempat spesimen anvil agar spesimen dapat diletakkan dibawah indentor.

3.

Meletakkan spesimen pada alat uji Brinell dengan mengatur indentor milimal 2 ml dari spesimen.

4.

Mengatur skala beban yaitu 250 kg.

5.

Melakukan indentasi pada spesimen.

6.

Tunggu waktu 10 detik (dwell time), setelah itu atur posisi spesimen untuk indentasi dengan tempat yang berbeda, minimal jarak indentasi adalah tiga diameter lubang bekas indentasi.

7.

Ulangi langkah yang sama pada tiga spesimen yang berbeda yaitu.

8.

Mengukur dimensi diameter hasil indentasi menggunakan jangka sorong.

9.

Menentukan nilai kekerasan spesimen setelah mengukur diameter spesimen dengan menggunakan jangka sorong.

10.

Melakukan analisa dan pembahasan setelah melakukan pengukuran kekerasan.

11. b.

Melakukan penarikan kesimpulan dari analisa dan pembahasan.

Rockwell 1.

Mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam praktikum pengujian kekerasan denan menggunakan alat uji keras Rockwell .

2.

Mengatur meja spesimen/anvil (tempat untuk meletakan spesimen uji). Putar ke kanan untuk menggerakan anvil ke atas dan putar ke kiri untuk menurunkan anvil pada bagian roda tangan.

3.

Letakkan spesimen pada anvil.

4.

Aturlah sedemikianrupa agar spesimen menempel pada indentor, lihatlah skala dalam agar menunjukkan titik yang berwarna merah.

5.

Melakukan kalibrasi pada skala luar agar menunjukkan skala C.


32


6.

Kelompok 11

Memberikan pembebanan mayor yang besarnya 150 kg, tunggu hingga alat berhenti bergerak.

7.

Tunggu waktu 10 detik (dwell time).

8.

Catat angka atau nilai kekerasan yang ditujukkan pada skala luar.

9.

Lakukan tiga kali indentasi pada satu spesimen dan tiga spesimen lainnya, dengan cara yang sama;

10.

Melakukan analisa dan pembahasan pada hasil praktikum pengujian Rockwell C.

11.

Menarik kesimpulan dari analisis dan pembahasan.

3.4 Alat dan Bahan

3.4.1 Alat 1.

Jangka sorong

2.

Penggaris

3.

Alat uji kekerasan Brinell

4.

Alat uji kekerasan Rockwell

3.4.1 Bahan 1.

Material SUS 420P

2.

Material Al 2024

3.

Material Baja Plat

4.

HSS

5.

HSS Co 8

6.

Material 840072 M

3.5 Pengumpulan dan Pengolahan Data

3.5.1 Pengumpulan Data Metode pengujian kekerasan

: Penekanan

Jenis Alat pengujian kekerasan

: Rockwell C

a.

Standar Pengujian

: ASTM E 18-03

b.

Jenis Indentor

: Kerucut Intan

c.

Beban Minor

: 10 kg

d.

Beban Mayor

: 150 kg

e.

Waktu Penekanan

: 10 detik


33


Kelompok 11

Jenis Alat Pengujian Kekerasan

: Brinell

a.

Standar Pengujian

: ASTM E 10-01

b.

Jenis Indentor

: Bola Baja

c.

Diameter Indentor

: 5 mm

d.

Beban

: 250 kg

e.

Waktu Penekanan

: 10 detik

Tabel 3.2 Nilai Kekerasan Spesimen

Nilai Kekerasan No

Spesimen Uji

1

2

3

(BHN)

(BHN)

(BHN)

Rata – rata (BHN)

1

SUS 420 P

138,31

141,9

141,9

144,703

2

Al 2024

128,89

138,31

138,31

135,17

3

Baja Plat

159,23

121,31

121,32

133,95

4

87072 M

318,98

301,84

283,8

301,54

5

HSS

763,74

746,23

763,74

757,90

6

HSS-Co8

867,53

860,08

825,05

830,88

3.5.2 Pengolahan Data 1.

Perhitungan BHN a.

Spesimen SUS 420 P Diketahui : d1 = 1,5 mm d2 = 1,45 mm d3 = 1,45 mm D = 5 mm P = 250 kg BHN =

2P

 

2

2

πD D- (D -d )




34


Kelompok 11

2P

BHN1 =

 

2

πD D- (D



 

2

πD D- (D



 

2



2

2

= 138,31 BHN



2

3,14.5 5- (5 -1,5 ) 2.250

=

2 -d2 )

2P

BHN3 =

 

2 -d1 )

2P

BHN2 =

2.250

=

 

2

= 141,9 BHN



2

3,14.5 5- (5 -1,45 ) 2.250

=

 



2

= 141,9 BHN

3,14.5 5- (5 -1,452 )

πD D- (D -d3 )

BHN Rata – rata

BHNrata-rata = = b.

BHN1 +BHN2 +BHN3 3 138,31+141,9+141,9 3

= 144,703 BHN

Spesimen Al 2024 Diketahui :

d1=1,55 mm d2= 1,5 mm d3=1,5 mm D =5 mm P =250 kg 2P

BHN =

 

2

2

πD D- (D -d )

BHN1 =

2P

 

2

πD D- (D

BHN2 =



 

2

2 -d2 )



2p

 

2

2



πD D- (D -d3 )

2.250

=

2 -d1 )

2P πD D- (D

BHN3 =

  

= 128,89 BHN

2

2



3,14.5 5- (5 -1,55 ) 2.250

=

 

2



2

= 138,31 BHN

3,14.5 5- (5 -1,5 ) 2.250

=

 

2



= 138,31 BHN

3,14.5 5- (5 -1,52 )


35


Kelompok 11

BHN Rata – rata BHNrata-rata =

BHN1 +BHN2 +BHN3 3

=

128,89138,31138,31 3

= 135,95 BHN c.

Spesimen Baja Plat Diketahui :

d1=1,4 mm d2= 1,6 mm d3 =1,6 mm D = 5 mm P = 250 kg 2P

BHN =

 

2

2

πD D- (D -d )



2P

BHN1 =

=

   2p = πDD  (D2 d22) 2

2

πD D- (D -d1 )

BHN2

-

BHN3 =

=

-

2p

 

2

πD D- (D



=

2 -d3 )

2.250 3,14.5[5 √ (52 1,42)] 2.250 3,14.5[5 √ (52 1,62)] 2.250 3,14.5[5 √ (52 1,62)] -

-

-

-

-

-

= 159,23 BHN

= 121,32 BHN

= 133,95 BHN

BHN Rata – rata BH Nrata-rata =

BHN1BHN2BHN3 3

=

159,23+121,32 +133,95 3

= 133,95 BHN


36


2.

Kelompok 11

Perhitungan Rockwell Tabel 3.3 Range Konversi Skala Rockwell ke Brinell

Range

a.

HB

21-30

(5,970 x HRC) + 107,7

31-40

(8,570 x HRC) + 27,6

41-50

(11,158 x HRC) - 79,6

51-60

(17,515x HRC) – 401

Spesimen 84072 M Diketahui :

HRC1=34 HRC2=32 HRC3=30

1.

HRC ke HB HB1 = (8,570 x HRC1) + 27,6 = (8,570 x 34) + 27,6 = 318,98 HB2 = (8,570 x HRC2) + 27,6 = (8,570 x 32) + 27,6 = 301,84 HB3 = (5,970 x HRC3) + 107,7 = (5,970 x 30) + 107,7= 283,8

2.

Kekerasan rata-rata HRC?

343230 3 HB1HB2HB3 318,98301,84 283,8 3 3

HRCrata-rata = 3.

HRC1 +HRC2 +HRC3 3

=

= 32

Kekerasan rata-rata HB HBrata-rata =

=

= 301,54 BHN b.

Spesimen HSS Diketahui :

HRC1=66,5 HRC2=65,5 HRC3=66,5

1.

HRC ke HB HB1 = (17,515x HR C1) – 401 = (17,515x 66,5) – 401 = 763,74 HB2 = (17,515x HR C2) - 401 = (17,515x 65,5) – 401 = 746,23 HB3 = (17,515x HRC 3) – 401 = (17,515x 66,5) – 401 = 763,74


37


2.

Kelompok 11

Kekerasan rata-rata HRC

RC+RC+RC  HB1HB2HB3 763,74746,23 763,74 = 3 3

HRCrata-rata = 3.

=

66,5+65,5+66,5 = 66,16 3

Kekerasan rata-rata HB HBrata-rata

=

= 757,90 BHN c.

Spesimen HSS CO-8 Diketahui:

HRC1=69 HRC2=72 HRC3=70,5

1.

HRC ke HB HB1 = (17,515x HRC 1) – 401 = (17,515x 69) – 401 = 807,53 HB2 = (17,515x HRC 2) – 401 = (17,515x 72) – 401 = 860,08 HB3= (17,515x HRC 3) – 401 = (17,515x 70,5) – 401 = 825,05

2.

Kekerasan rata-rata HRc? HRcrata-rata =

3.

HRC1 +HRC 2 +HRC 3 3

=

69+72+70,5 3

= 70,5

Kekerasan rata-rata HB HBrata-rata =

HB1 +HB2 +HB3 3

=

807,53+860,08 +825,05 3

= 810,88 BHN


38


3.

Kelompok 11

Diagram Kekerasan Spesimen a.

SUS 420 143 142 ) N B 141 H ( n a 140 s a r e k 139 e k i a 138 l i N

137 136 1

2

3

Percobaan Ke-

Gambar 3.3 Diagaram batang kekerasan SUS 420

b.

Al2024 140 138 ) B136 H ( n 134 a s a r 132 e k e K 130 i a l i

128

N

126 124 1

2

3

Percobaan Ke-

Gambar 3.4 Diagaram batang kekerasan Al2024


39


c.

Kelompok 11

Baja Plat 180 160 ) 140 B H ( 120 n a s 100 a r e k 80 e k i a 60 l i N

40 20 0 1

2

3

Percobaan Ke-

Gambar 3.5 Diagaram batang kekerasan baja plat

d.

84072 M 330 320 ) B310 H ( n a s 300 a r e k e 290 K i a l i

280

N

270 260 1

2

3

Perocaan Ke-

Gambar 3.6 Diagaram batang kekerasan 84072 M


40


e.

Kelompok 11

HSS 770 765 ) B760 H ( n a s 755 a r e k e 750 K i a l i

745

N

740 735 1

2

3

Perobaan Ke-

Gambar 3.7 Diagaram batang kekerasan HSS

f.

HSS CO-8 870 860 ) 850 B H ( 840 n a s 830 a r e k 820 e K i a 810 l i N

800 790 780 1

2

3

Percobaan Ke-

Gambar 3.8 Diagaram batang kekerasan HSS CO-8


41


g.

Kelompok 11

Diagram Batang Kekerasan Rata-rata Tiap Spesimen Dalam HBN 900 800 ) 700 N B H600 ( n a 500 s a r e 400 k e k i 300 a l i N200

100 0 SUS 420 AL 2024 Baja Plat 87072 M

HSS

HSS-Co8

Spesimen

Gambar 3.9 Diagaram batang kekerasan rata-rata kekerasan spesimen

3.6 Analisa dan Pembahasan

Pada pengujian kekerasan ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan suatu spesimen dengan metode pengindentasian. Pengujian kekerasan Brinell dan Rockwell adalah metode pengujian kekerasan dengan indentasi. Pada alat uji Brinell indentor yang digunakan adalah baja dengan diameter 5 mm, kekarasan material ditentukan dengan lebar diameter bekas indentasi bola baja. Pada pengujian Brinell , material yang diuji adalah SUS 420 P, Al 2024, dan baja plat. Bekas indentasi diukur dengan menggunakan jangka sorong. Pada spesimen SUS 420 P didapatkan nilai kekerasan uji ke-1 138,31 BHN, ke-2 sebesar 141,5 BHN, dan pada uji ke-3 sebesar 141,5 BHN. Nilai kekerasan pada spesimen SUS 420 P relatif tidak jauh berbeda, sedangkan pada spesimen plat baja mempunyai nilai kekerasan yang jauh antara uji ke-1, ke-2 dan ke-3. Pada uji ke-1 (specimen plat baja) didapat 159.23 HBN, uji ke-2 dan ke-3 didapat 121.32 HBN. Hal ini dapat dikatakan sebagai ketidakakuratan dalam pengujian. Hal ini salah satunya dapat dikarenakan uji brinell dipengaruhi oleh goresan dan kekerasan permukaan, jejak indentasi brinell yang besar ukurannya (titik indentasi yang sudah diuji) dapat mempengaruhi pemakaian uji brinell terhadap titik yang belum diuji, dimana lekukakn yang terjadi dapat menyebabkan kurang akuratnya pengujian. Sehingga, dalam dalam pengujian diusahakan diberi jarak dua kali diameter antara satu titik


42


Kelompok 11

dengan titik indentasi sebelumnya. Pada pengujian brinell untuk proses indentasi bagian spesimen dipilih permukaan yang paling rata, tidak berkarat, tidak ada pengotor lain, dan paling halus, hal ini bertujuan untuk mendapatkan data atau nilai kekerasan yang valid, dan memberikan hasil indentasi yang maksimal. Arah penekanan harus tegak lurus dengan indentor a gar arah dan proses indentasi fokus pada spesimen. Penekanan tidak boleh dilakukan di ujung spesimen agar posisi spesimen tidak bergeser. Pengujian kekerasan pada alat uji rockwell tidak perlu dlakukan pengukuan diameter seperti yang dilakukan pada uji brinell. Hal ini dikarenakan metode pengujian ini dapat membaca langsung nilai kekerasan. Pada pengujian kali ini menggunakan metode pengujian Rockwell C dengan beban minor 10 kg dan beban mayornya 150 kg. Jenis indentor yang digunakan adalah diamond cone pada pengujian diperoleh kekerasan rata-rata untuk spesimen 84072 M 32 HRC, spesimen HSS 66.16 HRC, dan spesimen HSS Co8 70.5 HRC. Berbeda dengan alat uji brinell , pada pengujian menggunakan alat uji rockwell digunakan untuk mengetahui kekerasan spesimen adalah kedalam jejak hasil penetrasi indentor . 3.7 Kesimpulan

1.

Pada pengujian kekerasan ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan suatu spesimen dengan metode pengindentasian.

2.

3.

Nilai kekerasan rata-rata yang didapat pada pengujian brinell adalah : a.

SUS 420 P = 140.7 HBN

b.

AL 2024 = 135.17 HBN

c.

Baja plat = 33.95 HBN

Nilai kekerasan rat-rata ang didapat pada pengujian Rockwell C pada masing-masing spesimen adalah :

4.

a.

84072 M = 32 HRC

b.

HSS = 66.6 HRC

c.

HSS Co8 = 70.5 HRC

uji brinell dipengaruhi oleh goresan dan kekerasan permukaan, jejak indentasi brinell yang besar ukurannya (titik indentasi yang sudah diuji) dapat mempengaruhi pemakaian uji brinell terhadap titik yang belum diuji,


43


Kelompok 11

dimana lekukakn yang terjadi dapat menyebabkan kurang akuratnya pengujian. 5.

Pengujian menggunakan alat uji rockwell digunakan untuk mengetahui kekerasan spesimen adalah kedalam jejak hasil penetrasi indentor, sedangkan pada uji brinell untuk mengetahui kekerasan spesimen adalah diameter hasil indentasi dari indentor.


44

BAB III Pengujian Kekerasan Fix

Recommend Documents