1. PENDAH PENDAHULU ULUAN AN
Buku petunjuk praktikum ini ditulis sebagai pedoman bagi para peserta praktikum untuk melaksanak melaksanakan an praktikum praktikum di laboratori laboratorium um Material Material Teknik. Teknik. Petunjuk Petunjuk praktikum praktikum ini meru merupa paka kan n peny penyem empu purna rnaan an dari dari petu petunj njuk uk prak praktik tikum um yang ang ada ada sebe sebelu lumny mnya, a, denga dengan n menambahkan dan memperbaiki serta menyempurnakan isi dan bentuknya. Daftar pustaka yang relevan telah ditambahkan. Buku petunjuk ini hanya dipakai dalam lingkungan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, tidak untuk diperbanyak, diseb arkan dan digunakan di luar lingkungan Universitas Sriwijaya. Prakti Praktikum kum yang akan akan dilak dilakuka ukan n melipu meliputi ti pengu pengujia jian n mekan mekanik ik dan pemeri pemeriks ksaan aan metalografi. Pengujian mekanik dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat mekanik suatu bahan, bahan, yaitu yaitu kelakua kelakuan n dan respon respon material material terhadap terhadap pembeban pembebanan an mekanik mekanik sedangk sedangkan an pemeriksa pemeriksaan an metallogra metallografi fi bertujuan bertujuan untuk untuk mengetahu mengetahuii fasa-fas fasa-fasaa yang yang terdapat terdapat pada suatu material. Dari hasil dari pengujian mekanik akan didapat sifat mekanik material berupa: 1. Kekuatan Tarik (Tensile Strength) 2. Kekuatan Luluh (Yield Point ) Ductility) 3. Keuletan ( Ductility
4. Modulus Elastisitas 5. Kekerasan ( Hardness) 6. Ketahan terhadap beban tumbuk ( Impact ), ), dll Sedangkan hasil dari pengamatan metalografi material akan diketahui jenis-jenis fasa pada
suatu
material
sehingga
1
struktur
mikronya.
2. ATUR ATURAN AN UMUM UMUM PRAK PRAKTI TIKU KUM M MATE MATERI RIAL AL TE TEKN KNIK IK 2.1. Ke Kehad hadiran iran
1. Kegiatan praktikum dilaksanakan dilaksanakan sepanjang semester berjalan. berjalan. 2. Peserta wajib wajib hadir sesuai sesuai jadwal praktikum praktikum yang telah ditentukan dan mengisi mengisi daftar hadir yang diedarkan 15 menit sebelum jam praktikum dan ditarik 5 menit sebelum jam praktikum, dan dan kemudian berada berada diruang praktikum tepat tepat jam praktikum 3. Pesert Pesertaa yang terlamb terlambat at dibaw dibawah ah 10 menit, menit, dapat dapat mengi mengikut kutii prakti praktikum kum setel setelah ah menda mendapat patkan kan izin dari dari asiste asisten n harian harian dan dan mengi mengisi si buku buku kasus kasus.. Pesert Pesertaa yang bersangkutan bersangkutan akan mendapatkan sanksi berupa tugas tu gas tambahan. 4. Peserta Peserta yang terlambat terlambat lebih dari 10 menit dianggap dianggap mengundurka mengundurkan n diri dari seluruh seluruh kegiatan praktikum. 5. Peserta Peserta yang tidak dapat dapat hadir hadir karena sakit, sakit, dapat melanjutkan melanjutkan rangkaia rangkaian n praktikum dengan mengajukan mengajukan permohonan tertulis kepada koordinator asisten yang dilampirkan dangan surat keterangan dokter paling lambat 1 (satu) hari setelah ketidakhadiran. 6. Peserta yang yang tidak dapat dapat hadir karena harus mengikuti kegiatan kegiatan lain yang yang tidak dapat ditinggalkan dapat melanjutkan rangkaian praktikum/persentasi dengan mengajukan permohonan tertulis kepada koordinator asisten paling lambat 1 hari sebelum jadwal praktikum/presentasi praktikum/presentasi yang yang bersangkutan. 2.2. Tata Tertib
1. Peserta wajib wajib memakai kemeja kemeja berkerah, bersepatu bersepatu (bukan (bukan sepatu sandal) sandal) dan berkaos berkaos kaki selama berada dilaboratorium metalurgi. Kartu praktikum diisi dengan format yang ditentukan. 2. Peserta wajib wajib memakai jas lab warna putih lengan panjang selama selama praktikum. 3. Peserta dilarang dilarang meninggalkan meninggalkan ruangan ruangan selama praktikum praktikum berlangsung berlangsung tanpa izin dari asisten pengawasnya. 4. Peserta dilarang merokok di di laboratorium laboratorium Material Material Teknik Teknik 5. Peserta harus mengutamakan keselamatan kerja 6. Pesert Pesertaa wajib wajib menjag menjagaa keber kebersih sihan, an, keaman keamanan an dan ketert ketertiba iban n selam selamaa berad beradaa di lingkungan lingkungan laboratorium Material Teknik 7. Peserta wajib menjunjung menjunjung tinggi kode etik dan tata susila
2
2. ATUR ATURAN AN UMUM UMUM PRAK PRAKTI TIKU KUM M MATE MATERI RIAL AL TE TEKN KNIK IK 2.1. Ke Kehad hadiran iran
1. Kegiatan praktikum dilaksanakan dilaksanakan sepanjang semester berjalan. berjalan. 2. Peserta wajib wajib hadir sesuai sesuai jadwal praktikum praktikum yang telah ditentukan dan mengisi mengisi daftar hadir yang diedarkan 15 menit sebelum jam praktikum dan ditarik 5 menit sebelum jam praktikum, dan dan kemudian berada berada diruang praktikum tepat tepat jam praktikum 3. Pesert Pesertaa yang terlamb terlambat at dibaw dibawah ah 10 menit, menit, dapat dapat mengi mengikut kutii prakti praktikum kum setel setelah ah menda mendapat patkan kan izin dari dari asiste asisten n harian harian dan dan mengi mengisi si buku buku kasus kasus.. Pesert Pesertaa yang bersangkutan bersangkutan akan mendapatkan sanksi berupa tugas tu gas tambahan. 4. Peserta Peserta yang terlambat terlambat lebih dari 10 menit dianggap dianggap mengundurka mengundurkan n diri dari seluruh seluruh kegiatan praktikum. 5. Peserta Peserta yang tidak dapat dapat hadir hadir karena sakit, sakit, dapat melanjutkan melanjutkan rangkaia rangkaian n praktikum dengan mengajukan mengajukan permohonan tertulis kepada koordinator asisten yang dilampirkan dangan surat keterangan dokter paling lambat 1 (satu) hari setelah ketidakhadiran. 6. Peserta yang yang tidak dapat dapat hadir karena harus mengikuti kegiatan kegiatan lain yang yang tidak dapat ditinggalkan dapat melanjutkan rangkaian praktikum/persentasi dengan mengajukan permohonan tertulis kepada koordinator asisten paling lambat 1 hari sebelum jadwal praktikum/presentasi praktikum/presentasi yang yang bersangkutan. 2.2. Tata Tertib
1. Peserta wajib wajib memakai kemeja kemeja berkerah, bersepatu bersepatu (bukan (bukan sepatu sandal) sandal) dan berkaos berkaos kaki selama berada dilaboratorium metalurgi. Kartu praktikum diisi dengan format yang ditentukan. 2. Peserta wajib wajib memakai jas lab warna putih lengan panjang selama selama praktikum. 3. Peserta dilarang dilarang meninggalkan meninggalkan ruangan ruangan selama praktikum praktikum berlangsung berlangsung tanpa izin dari asisten pengawasnya. 4. Peserta dilarang merokok di di laboratorium laboratorium Material Material Teknik Teknik 5. Peserta harus mengutamakan keselamatan kerja 6. Pesert Pesertaa wajib wajib menjag menjagaa keber kebersih sihan, an, keaman keamanan an dan ketert ketertiba iban n selam selamaa berad beradaa di lingkungan lingkungan laboratorium Material Teknik 7. Peserta wajib menjunjung menjunjung tinggi kode etik dan tata susila
2
2.3. 2.3. Sank Sanksi si
1. Pelanggaran Pelanggaran butir 1 s/d 7 berakibat berakibat kartu peserta ditahan dan nilai untuk sesi pada pada saat saat itu diangg dianggap ap nol. nol. Kartu Kartu pesert pesertaa dikemb dikembali alikan kan jika peser peserta ta menga mengajuka jukan n surat surat pemohona pemohonan n tertulis tertulis untuk mengikuti mengikuti praktikum praktikum selanjutny selanjutnyaa kepada kepada koordinato koordinatorr asisten dan mengisi buku khusus 2. Pelanggaran Pelanggaran butir 7 berakibat peserta peserta digugurkan digugurkan dari kegiatan praktikum 2.4. 2.4. Pema Pemakai kaian an Alat Alat
1. Pemakaian peralatan harus seizin asisten 2. Periksa kelengkapan kelengkapan alat-alat sebelum praktikum 3. Kehilangan dan kerusakan kerusakan alat alat adalah tanggung jawab jawab 1 regu regu praktikum 4. Sebelum Sebelum meninggalkan meninggalkan laboratorium laboratorium,, peserta peserta wajib memberitahu memberitahukan kan asisten untuk memeriksa kelengkapan kelengkapan alat-alat yang yang digunakan di gunakan 5. Ruangan Ruangan dan alat-alat harus dibersihkan dan dirapikan kembali 2.5. 2.5. Tugas Tugas dan dan Lapor Laporan an
1. Tugas Tugas dan laporan laporan dikerjakan dikerjakan dibuat dibuat dikertas ukuran ukuran A4 – 80 gram sesuai format yang ditentukan dan mengikuti kaedah penulisan kar ya ilmiah 2. Tugas pendahuluan ditulis manual dan dan dikumpulkan dikumpulkan sebelum sebelum praktikum dimulai. Bila Bila peserta tidak mengumpulkan tugas pendahuluan dengan dengan lengkap dan tepat waktu maka Nilai Harian Pratikum (NPH) dianggap nol. 3. Tes pendahuluan pendahuluan dan diskusi diskusi dilakukan sebelum sebelum praktikum dimulai. Asisten Asisten berhak mengeluarkan dan mencoret kartu praktikum terhadap peserta yang tidak sesuai siap sesuai sesuai standar standar praktikum praktikum di laborator laboratorium ium Material Material Teknik Teknik dan boleh boleh mengulang mengulang praktikum setelah mengajukan izin tertulis kepada koordinator asisten dan mengisi buku khusus. khusus. Peserta Peserta yang yang sudah 2 kali dikeluarkan dikeluarkan dan dicoret dicoret kartunya kartunya akan digugurkan dari kegiatan praktikum. 4. Laporan Laporan praktikum praktikum ditulis dengan dengan rapi, sedangka sedangkan n covernya covernya harus harus diketik diketik mengikuti mengikuti format yang ditentukan dan dikumpulkan secara berkelompok sesuai dengan jadwal pengumpulan laporan yang telah ditentukan. Bila peserta terlambat mengumpulkan laporan maka nilai laporannya dianggap nol. 5. Peserta yang yang tidak hadir pada saat saat presentasi laporan laporan maka nilai laporannya laporannya dianggap dianggap nol. 6. Tugas Tugas tambahan tambahan dikumpulkan dikumpulkan pada asisten asisten pemberi tugas tugas sesuai waktu yang yang telah ditentukan. Tugas tambahan yang tidak dikumpulkan sesuai waktu yang ditentukan menga mengakib kibatk atkan an
nilai nilai
praktik praktikum um
satu satu 3
modul modul
yang
bersan bersangk gkuta utan n
berku berkuran rang. g.
7. Segala Segala bentu bentuk k penipu penipuan an berupa berupa pemals pemalsua uan n data data dan dan plagi plagiati atisas sasii akan akan diken dikenak akan an sanksi tidak bisa mengikuti praktikum selama 2 tahun. t ahun. 8. Hal-hal belum belum tercakup tercakup dalam peraturan praktikum ini akan akan diatur diatur kemudian. kemudian. 9. Setiap praktikan praktikan diwajibkan memiliki satu copy dari laporan laporan kelompoknya. kelompoknya. 2.6. 2.6. Nilai Nilai Pratik Pratikum um
1. Nilai Harian Harian Pratikum Pratikum (NHP) meliputi tugas pendahuluan pendahuluan,, tes awal dan aktivitas aktivitas praktikum = 30%, nilai laporan dan presentasi laporan = 35 % (setara nilai Ujian Tengah Semester – UTS) dan Ujian Akhir = 35% (setara dengan nilai Ujian Akhir Semester) 2. Peserta Peserta wajib mengikuti mengikuti ujian pratikum pratikum (Ujian (Ujian Akhir) yang yang akan diadakan diadakan setelah setelah semua praktikum berakhir. 3. Rentang Nilai 86 ≤A<100;
71 ≤B<85,99; 56 ≤C<70,99; 41 ≤D<55,99; 0 ≤E<40,99
2.7. 2.7. Format ormat Lapor Laporan an
1. Tujuan praktikum 2. Teori Dasar 3. Data Praktikum 4. Analisis 5. Kesimpulan 6. Tugas Setelah Praktikum 7. Daftar Pustaka
Format Format Tugas Tugas Pendahu Pendahuluan luan dan Laporan Laporan
1. Tugas pendahuluan ditulis tangan tidak diketik dengan dengan komputer 2. Kertas yang yang digunakan digunakan berukuran berukuran A4 - 80 gram gram 3. Laporan Laporan ditulis rapi rapi (format atas 4 cm, kiri-kanan-bawah 3 cm) 4. Jilid keliling keliling kertas kertas manila warna warna biru muda muda
4
Contoh format cover (diketik)
LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL PENGUJIAN TARIK
Oleh : Nama
: Si Fulan
NIM
: 03101005023
Kelompok: III
Asisten
: Hendri Ide Dinata
Tgl. Praktikum: 30 September 2013 Tgl. Laporan : 02 Oktober 2013
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2013
5
3. PENGUJIAN TARIK Tujuan pengujian
Untuk mengetahui sifat mekanik – uji tarik dari material yang akan diuji. Dasar Teori
Sifat mekanik dapat diketahui dari pengujian tarik adalah: 1. Kekuatan atau strength
: a. kekuatan tarik b. batas luluh.
2. Keuletan (ductility)
: a. perpanjangan (elongation) b. reduksi penampang
3. Modulus elastisitas Fenomena lain yang dapat diamati adalah: a)
Elastisitas
b) Fenomena c) Plastisitas d) Ketidak stabilan e) Bidang patah
Pengujian Tarik dilakukan atas sampel uji (spesimen) yang dibentuk menjadi batang uji. Metode pengambilan sampel, bentuk dan ukuran batang uji untuk berbagai bahan yang telah distandarkan misalnya: menurut ASTM, DIN, JIS, BS, ISO, dan seterusnya. Pengecilan penampang setempat pada daerah panjang uji ( gauge length) dimaksudkan agar perubahan bentuk atau deformasi hanya terjadi pada daerah tersebut. Pada pengujian Tarik, kecepatan crosshead tetap selama pengujian. Besar beban Tarik yang diperlukan serta perubahan panjang yang terjadi direkam oleh alat pencatat dalam bentuk diagram Tarik Antara beban (P) dan pertambahan panjang ( Dalam diagram Tarik tersebut dapat dibedakan antara daerah elastis dan daerah plastis. Demikian pula antara daerah regangan seragam dan regangan tidak seragam. Setelah beban Tarik mencapai harga maksimum. Maka pada batang uji akan terjadi pengecilan penampang setempat, sehingga beban Tarik mengecil pula, dan akhirnya batang uji patah. Dari diagram Tarik vs Pertambahan Panjang, dapat dihitung: Tegangan Tarik
:
6
Kekuatan Tarik
:
Batas luluh
:
Keuletan
:
Dimana:
Keuletan bahan dapat dinyatakan dalam reduksi penampang ( reduction of area):
Dimana:
Tegangan sebenarnya dinyatakan:
Regangan sebenarnya:
Hubungan Antara
dan
didekati dengan persamaan:
Dimana :
Dari diagram
dan
dapat diketahui sifat-sifat mekanik, yaitu:
1.
Elastisitas
: bila
kecil, berarti bahan bersifat elastis
2.
Stiffness
: bila
besar berarti bahan bersifat kaku
3.
Toughness
: dinyatakan oleh luas daerah dibawah kurva, yang menyatakan banyak energi yang diserap oleh bahan.
4.
Ductility
: keuletan bahan yang dinyatakan dengan
5.
Strength
: kekuatan logam yang dinyatakan oleh
Pada umumnya logam dan paduan (selain baja lunak, titanium, dan molibdenum) tidak menunujukan batas lelah yang jelas. Maka untuk mengetahui batas luluh dipakai
7
metode off-set, misalnya dengan notasi
yaitu tegangan yang menyebabkan terjadinya
deformasi plastis sebesar 0,2%. (Lihat gambar 1, kutipan gambar 6.10) Pada penggunaan dalam suatu konstruksi, tegangan yang bekerja pada suatu komponen harus lebih kecil dari tegangan luluh. Hal ini berarti deformasi yang terjadi hanyalah deformasi plastis. Pengujian tarik dilakukan dengan menggunakan mesin Torsee Universal Testing Machine Type RAT-30P buatan Tokyo Testing Machine MFG. CO., LTD tahun 1992.
Dengan standard mesin pengujian memakai JIS B 7721. (Lihat gambar 2).
Gambar 1: Daerah Elastis dan Plastis Serta Fenomena Yield Point [1]
Gambar 2: Mesin Uji Tarik Hydraulic Universal Material Tester.
8
Sedangkan sampel ujinya mengacu kepada JIS Z 2201. Adapun bentuk sampel uji dapat berupa plat, batangan, maupun bentuk khusus, terlihat pada gambar 3, 4, 5 dan 6. T W
R
L
R
P
Unit: mm Type of Test Piece
Width W
Gauge Length L
1A
40
200
1B
25
200
Parallel Length P Approx. 220
Approx.. 220
Radius of Fillet R
Thickness T
25 min.
Thickness of Material
25 min.
Thickness of Material
Gambar 3: Sampel Uji bentuk Plat [2]
D L P Dia. or width Across flats D
Gauge Length L
Distance between grips P
Size of material
8D
Approx. (L + 2D)
Gambar 4: Sampel Uji bentuk Polos (batangan) [2] (Catatan: diameter tidak lebih dari 25 mm)
D
R
L P
9
R
Unit: mm Gauge Length L
Parallel length P
Radius of fillet R5,65
5,65 √A
5,5 D to 7 D
15 min
A: Cross-sectional area of parallel portion Remarks: 1. The gauge length may be so determined that L = 50 D for circular cross section of parallel portion, that L = 5,65D for square cross section, and that L = 5,26D for hexagonal cross section. 2. The length of parallel portion should be so determined that P = 7D, as far as practicable. 3. The diameter of gripped portions of this piece may be made same as that of the parallel portion. In this case, the distance between grips shall be so determined that P ≥ 8D. Gambar 5: Sampel Uji bentuk Umum [2] T W
R
L
R
P
Width W 8 T max
Gauge Length L 5,65 √A
Parallel length P L + 1,5 √A to L + 2,5 √A
Unit: mm Radius of fillet R 15 min.
Thickness T Thickness of material
A: Cross section area of parallel portion. Remarks:
1. The length of parallel portion should be so determined that P = L + 2 √A, as far as practicable. 2. In the case of applying this test piece to the tensile test of tubes, the cross section of parallel portion shall be as cut out from the tube. 3. The width of gripped portion of this test piece may be made same as that of parallel portion. In this case, the distance between grips shall be so determined that P = L + 3 √A. 4. For the use of this type test piece, it is advisable to unify their dimensions according to every reasonable range which covers varied plate thickness. Gambar 6: Sampel Uji untuk Potongan Pipa atau plat [2]
10
Prosedur Percobaan
a) Bentuk batang uji sesuai dengan standar b) Ukur kekerasan sampel uji Tarik c) Ukur panjang dan diameter sampel uji mula-mula, untuk sampel uji yang berbahan plat, ukur tebal dan lebarnya d) Perkirakan beban tertinggi yang dapat diterima oleh sampel uji e) Siapkan mesin tarik yang akan digunakan f) Catat skala beban pada mesin Tarik g) Jalankan mesin tarik dan catat diameter sampel uji setiap penambahan beban h) Setelah terjadi pengecilan setempat, catat diameter sampel uji setiap pengurangan beban i) Setelah percobaan ukur diameter pada bagian yang putus j) Ukur kekerasan pada bagian yang mengalami pengecilan penampang seragam Data Pengujian Tarik
Jenis mesin Tarik
:
Jenis material yang diuji
:
Tanggal pengujian
:
Beban pada skala penuh
:
-
Panjang batang uji awal (L)
:
mm
-
Diameter awal (D)
:
mm
-
Tebal awal (T)
:
mm
-
Lebar awal (W)
:
mm
-
Kekerasan awal
:
mm
-
Diameter patahan
:
mm
-
Tebal patahan*)
:
mm
-
Lebar patahan*)
:
mm
-
Panjang batang uji setelah patah:
No
Di(ti) (mm)
Li (mm)
Ai (mm²)
Penguji
:
mm Pi (kgf)
1 2 3 4 5 6
11
σ = Pi/Ao (kgf/mm²)
(%)
σs (kgf/mm²)
s (%)
Catatan : L, D, T, W, diukur minimal 3 kali *) untuk material berbentuk pelat Tugas Sebelum Praktikum
1. Apa yang anda ketahui tentang sampel uji tarik, jelaskan. 2. Apa yang anda ketahui tentang kekuatan tarik,batas luluh, perpanjangan,reduksi penampang 3. Gambarkan kurva σs-ε dan σ-e 4. Bagaimanakah hubungan antara kekuatan tarik dan kekerasan 5. Jelaskankan tentang ciri-ciri permukaan patah dan hubungannya dengan sifat material Tugas Sesudah Praktikum
1. Jelaskan pengertian-pengertian berikut ini : a. Tegangan dan regangan tarik b. Tegangan sebenar nya Buatlah kedua kurva tersebut berdasarkan hasil pengujian tarik yang anda lakukan. 2. Nyatakan serta berikan interprestasi atas hasil pengujian tarik tersebut. 3. Hitung harga k dan n. 4. Berapakah modulus elastisitas material yang anda uji? 5. Sebutkan kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi pada pengujian tarik yang anda lakukan.
12
4. PENGUJIAN KEKERASAN Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui deformasi plastic material dengan cara penekanan Dasar Teori
Kekerasan suatu material adalah ukuran yang menunjukkan apakah material tersebut dapat dideformasi plastis pada suatu beban tertentu. Kekerasan dapat diukur dengan metode: goresan, pantulan dan penekanan. Di dunia teknik, pengujian kekerasan metode penekanan dibagi menjadi 3 (tiga) macam metode yaitu Brinell, Vickers dan Rockwell. 4.1. Uji Kekerasan Brinell.
Alat uji yang dipakai adalah Torsee Brinell Hardness Tester Type BH-3CF buatan Tokyo Testing Machine MFG. CO., LTD. Tahun 1992, (lihat gambar 6), yang mengacu kepada JIS B 7724. Sedangkan standard pengujian mengacu kepada JIS Z 2243. Data yang dihasilkan dari pengujian kekerasan kemudian dihitung dengan perumusan sebagai berikut: [2]
D
Dimana:
d
P = Beban yang diberikan D = Diameter bola indenter d = diameter yang terbentuk akibat penetrasi indenter terhadap permukaan sampel.
Gambar 6: Alat Uji Kekerasan Brinell
13
Hubungan antara diameter indenter dan beban seperti terlihat pada tabel 1. Tabel 1: Kombinasi antara Diameter Indenter dan Beban Uji [3] Diameter Indenter D (mm)
Beban Uji F kN (kgf )
Tanda Kekerasan
Material yang Diuji (Brinell Hardness)
10
29,42
(3000)
HBS (atau HBW) (10 / 3000)
5
7,355
(750)
HBS (atau HBW) (5 / 750)
10
14,71
(1500)
HBS (atau HBW) (10 /1500)
-
(1000)
HBS (atau HBW) (10 / 1000)
Cast Iron (up to 140) Copper and copper alloy (35 to 200) Light metals and their alloys
(500)
HBS (atau HBW) (10 / 500)
Copper and copper allo (up to 35) Light metals and their alloys)
10
10
9,807
4,903
Steel Cast Iron (140 and over) Copper and Copper alloy (over 200)
4.2. Uji Kekerasan Vickers
Pengujian kekerasan Vickers menggunakan indentor piramid intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besar sudut antara piramid yang saling berhadapan adalah 136° dan beban 30 kg. Mesin uji kekerasan Vickers yang ada adalah Vickers Hardness Tester dengan tipe VKH-2E. (Lihat gambar 7). Mesin mengacu kepada JIS B 7725 dan standard pengujian JIS Z 2244.
Gambar 7: Alat Uji Kekerasan Vickers.
14
Antara dua bidang miring yang berhadapan adalah 136°. Skala kekerasan Vickers adalah: [2]
Ketelitian pengukuran dengan cara Vickers lebih tinggi daripada cara Brinell. Selain itu cara Vickers dapat digunakan untuk material yang sangat keras. Hubungan antara angka kekerasan dan beban uji terlihat pada tabel 2.
Tabel 2: Hubungan antara tanda kekerasan dan beban pengujian [3] Tanda kekerasan
HV0,001 HV0,002 HV0,003 HV0,005 HV0,01 HV0,025 HV0,05 HV0,1 HV0,2
Beban
Tanda kekerasan
9,807 mN 19,61 mN 29,42 mN 49,03 mN 98,07 mN 0,2452 N 0,4903 N 0,9807 N 1,916 N
HV0,3 HV0,5 HV1 HV2 HV5 HV10 HV20 HV30 HV50
Beban
2,942 N 4,903 N 9,807 N 19,61 N 49,03 N 98,07 N 196,1 N 294,2 N 490,2 N
4.3. Uji Kekerasan Rockwell
Metode Rockwell menggunakan dalamnya bekas penekanan sebagai ukuran kekerasan material. Beban yang dipakai adalah: 60, 100 dan 150 kg. Indenter yang digunakan adalah kerucut intan dengan sudut 120° dan bola baja dengan diameter 1/16, 1/8, ¼ in. [2] Skala Rockwell dinyatakan sebagai berikut :
Pengukuran cara Rockwell dapat berlangsung lebih cepat karena skala Rockwell langsung ditunjukkan pada dial indicator.
15
Standard yang digunakan pada pengujian Rockwell ini adalah JIS Z 2245. Mesin pengujian kekerasan Rockwell menurut standard adalah JIS B 7726. Hubungan antara Kekerasan Rockwell dan Skala Kekerasannya terlihat pada tabel 2. Tabel 2: Hubungan antara kekerasan Rockwell dan skala kekerasan [3]
Kekerasan Rockwell
Kekerasan Rockwell superficial
Tanda kekeras an
Skala
HRA
A
HRC
C
HRF
F
HRB
B
HRG
G
HRH
H
HRE
E
HR 15N
15 N
HR 30N
30 N
HR 45N
45 N
HR 15T
15 T
HR 30T
30 T
HR 45T
45 T
Indenter
Beban awal N (kgf )
Intan dengan radius kelengkungan ujung (tip) 0.2 mm dan sudut 120° Baja atau tungsten carbide alloy ball dengan diameter 1,5875 mm
98,07 (10)
Baja atau cemented carbide alloy ball dengan diameter 3,175 mm Intan dengan radius kelengkungan ujung (tip) 0.2 mm dan sudut 120°
Baja atau cemented carbide alloy ball dengan diameter 1,5875 mm
29,42 (3)
Beban uji N (kgf ) 588,4 (60) 1471 (150) 588,4 (60) 980,7 (100) 1471 150) 588,4 (60) 980,7 (100) 1471 147,1 (15) 294,2 (30) 441,3 (45) 147,1 (15) 294,2 (30) 441,3 (45)
Adapun alat uji kekerasan Rockwell seperti terlihat pada gambar 8.
16
Persamaan untuk menentukan kekerasan HR = 100-0.5h
HR = 130-0.5h
HR = 100-h
Gambar 8: Alat Uji Kekerasan Rockwell
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengukuran kekerasan adalah: a.
Permukaan benda uji arus rata dan sejajar terhadap meja ukur (anvil). Ketidakrataan dan kemiringan dapat menimbulkan kesalahan pengukuran.
b. Pengukuran kekerasan dilakukan pada titik yang jaraknya lebih dari 2,5 diameter bekas penekanan. Hal ini untuk menghindari pengaruh pengerasan regangan ( strain hardening) dari penekanan sebelumnya. c. Pengukuran kekerasan tidak dilakukan pada titik yang terlalu dekat dengan benda kerja. d. Pengukuran dilakukan sedikitnya 6 (enam) titik pengujian. e. Benda uji harus bebas kotoran, minyak dan debu. Hubungan antara Kekerasan dan Uji Tarik
Kekuatan Tarik dan Kekerasan adalah indikator dari suatu ketahanan deformasi plastis logam. Sebagai akibatnya, maka secara kasar terdapat hubungan antara keduanya dan ini terlihat pada gambar 9 (gambar kutipan 7.31). Kemudian hubungan keduanya dapat dibuat dalam bentuk persamaan: yang hanya berlaku untuk steel, cast iron (nodular) dan brass: [4] TS (MPa) = 3,45 x HB TS (psi)
= 500 x HB
Konversi Kekerasan
Dengan adanya bermacam alat uji kekerasan, dapat ditarik suatu konversi skala nilai kekerasan untuk baja dan beberapa macam logam, seperti terlihat pada gambar 10 (gambar kutipan 7.30). [1]
17
Gambar 9: Hubungan antara Uji tarik dan Kekerasan untuk logam Baja, Besi Tuang Nodular dan Brass. [1]
Gambar 10: Perbandingan beberapa skala Nilai Kekerasan [1]
18
Sampel uji kekerasan dibuat dengan memperhatikan beberapa ketentuan seperti yang diuraikan sebelumnya. Bentuk sampel dapat berbentuk persegi empat, balok maupun lingkaran. (lihat gambar 11). Sedangkan salahsatu contoh cacat hasil proses penekanan terlihat pada gambar 12. Bekas Penekanan
Bekas Penekanan
Gambar 11: Contoh Bentuk Sampel Uji Kekerasan
F
D
d” = diameter palsu akibat lekukan penekanan indenter
d”
d Gambar 12: Contoh Cacat akibat Penekanan Indenter
19
Prosedur Pengujian Kekerasan Brinell
1. Pilih diameter steel ball yang sesuai berdasarkan hardness dari sampel uji dan letakkan di dalam ball holder (3). 2. Tentukan juga test load weight yang sesuai dan letakkan pada weight sourcer (2) 3. Letakkan sampel uji yang akan diuji pada sample bearer (7) dan naikan dengan memutar hand wheel hingga sampel uji menyentuh steel ball indentor. 4. Tutup relief valve dan naikkan tekanan dalam silinder utama dengan hand pump. Tekanan yang dihasilkan akan mengangkat beban dan kesimbangan beban terhadap hidraulik piston dapat dibaca pada pressure gauge. 5. Tunggu sampai kira-kira tiga puluh detik ( tergantung bahan dari sampel uji ) hingga indentation sempurna 6. Buka kembali relief valve dimana tekanan oli akan berkurang sampai ketitik nol 7. Putar kembali hand wheel dan ukur indentation diameter dengan measuring microscope. Dalam melakukan pengukuran dianjurkan dilakukan masing-masing dua kali dari sudut yang berlawanan. 8. Baca tabel hardness pada hardness tabel. Data Pengujian Kekerasan
1. Metode Brinell Jenis Mesin
:
Penguji
:
Tanggal Pengujian
:
Asisiten
:
Standar Pengujian
:
Material Yang Diuji :
No
Bahan
P(kgf)
D(mm)
1. 2. 3. 4. 5. 6.
2. 3. 4. 5. 6.
20
d(mm)
Kekerasan Brinell
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Prosedur Percobaan Pengujian Kekerasan Vickers
1) Pilih anvil sesuai dengan bentuk benda kerja. Letakan benda tes pada anvil (15) atau pada meja. Pada saat itu bersihkan anvil atau meja sehingga tidak ada kotoran atau minyak pada permukaan test. Benda tes harus dibersihkan juga. Kemudian set beban yang diinginkan untuk benda tes dengan menukar handle beban. 2) Putar handle vertical untuk mengukur clearance/jarak antara lain sampel uji dan diamond indentor kira-kira 0,5 mm o
3) Putar kepala turret (20) dengan arah 90 dengan handle turret (20) ke lokasi lensa objektif (18) dipusatnya. Kemudian lihat melalui mikroskop ukur dan atur sinar secara visual dengan memutar kuantitas sinar yang diinginkan dengan knop (3) ke 1 (terang) atau D (gelap) sehingga pengelihatan mata tidak lelah. Kemudian putar eyepiece (9) yang diinginkan, setiap praktikan harus juga baca dua garis yang mungkin terlihat sangat bersih dan putar handle vertical ke focus pada benda kerja. 4) Dengan focus yang diinginkan putar kepala turret kembali 90° dan ubah keatas
diamond indentor. Pada saat ini clearance antara tip indentor dan benda kerja hanya 0,5 mm, ubah perlahan-lahan dan periksa apabila hanya kecendrungan pada permukaan benda kerja. 5) Tekan beban kebawah (22) untuk menguji sampel uji . 6)
Indikasi lampu adalah turn-on (hidup) jika lampu mati ketika panandaan stabil dan pengurangan beban test secara komplik.
7) Putar kepala turret untuk mengubah ke lensa objektif. Lihat melalui alat ukur
mikroskop dan tanda dapat dilihat secara visual dengan mengatur fokusnya. 8) Baca panjang diagonal pada penandaan ini dengan menggunakan mikroskop atau
garis baca paling kiri (tiga garis) kesudut kiri dari penandaan garis baca kanan kesudut kanan tanda benda kerja. Untuk pembacaan hasil dengan counter dengan satuan satu meter, baca counter dari micrometer baca jga diagonal vertical. 9) Ketentuan kekerasan Vickers hasil rata-rata yang dibaca pada kedua diagonal
digunakan untuk menentukan harga kekerasan dengan 21
menggunakan
tabel.
10) Metode Vickers
Jenis Mesin
:
Pengujian
Tgl. Pengujian
:
Asisten
Standar Pengujian
:
Bahan Yang Diuji
:
No
Bahan
P (kgf)
(mm)
(mm)
: :
D (mm)
Kekerasan Vickers
1 2 3 4 5 6
2 3 4 5 6
2 3 4 5 6 Prosedur Pengujian Kekerasan Rockwell
1) Buka katup Dush pot ½ untuk pengetesan yang menggunakan penetrator bola baja dan buka penuh untuk penetrator intan. 2) Posisi mula-mula crankhandle adalah mengarah kedepan praktikan bila kita berhadapan dengan indicating gauge. 3) Sesuaikan beban yang dipakai menurut sampel uji yang dites, yaitu 0,98 kN untuk penetrator bola dan 1,47 kN untuk penetrator intan. 4) Seleksi penetrator yang sesuai dengan sampel uji yang akan diuji dan letakkan dibawah plunger rod. 5) Permukaan sampel uji dibersihkan sehingga permukaan tersebut rata dan sejajar terhadap permukaan meja uji (anvil).
22
6) Letakkan sampel uji diatas anvil. 7) Angkat sampel uji hingga bersentuhan dengan penetrator dengan memutar kepstan hingga jarum kecil dari indicating gage berada diposisi titik merah (minor). 8) Lakukan pensetan yaitu dengan menggerakkan ring terluar dari indikating gauge untuk meletakkan posisi jarum yang panjang pada posisi B-30/C-0 atau B-130/C-100. 9) Dorong crank handle kearah depan untuk pemakaian beban mayor. 10) Perhatikan jarum sampai berhenti (minimal 10 detik), kemudian crankkhandle majukan secara penuh keposisi semula menunjukkan penghilangan beban mayor, tetapi beban minor masih dipakai. 11) Baca angka kekerasan pada dial gauge: - warna merah untuk penetrator bola baja - warna hitam untuk penetrator hitam. 3. Metode Rockwell
Jenis mesin
:
Penguji:
Tgl. Pengujian
:
Asisten:
Standar Pengujian
:
Material yang diuji
:
No
Bahan
Beban (kg)
Indentor
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6
23
Warna Skala
Kekerasan Rockwell
Tugas Sebelum Praktikum
1.
Terangkan prinsip kerja pengujian kekerasan Rockwell, Vickers, dan Brinell.
2.
Mengapa pada umumnya kekerasan suatu bahan berbanding lurus dengan kekuatan tarik
3.
Apakah guna beban minor pada pengujian cara Rockwell?
4.
Sebutkan penyebab kegagalan pengujian kekerasan!
5.
Mengapa kekerasan suatu barang menurun bila barang tersebut di panaskan?
6.
Apakah yang ditujukkan oleh angka kekerasan pada suatu material?
Tugas Sesudah Praktikum
1.
Buatlah analisa dari hasil pengujian yang anda lakukan!
2. Apakah guna pengujian kekerasan? 3. Sebutkan keuntungan dan kelemahan masing-masing cara pengujian kekerasan diatas! 4. Tentukan standar deviasi dari data pengujian yang anda lakukan. 5. Bandingkan dengan tabel yang ada, berapa jauhkah penyimpangan yang terjadi dari hasil pengujian yang anda lakukan. Berdasarkan tabel, berapakah kekuatan tarik material yang anda uji. 6. Mengapa pada material yang sama angka kekerasan untuk satu jenis pengujian tidak sama?
24
5. PENGUJIAN TUMBUK (IMPAK)
Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui besarnya energi yang diperlukan untuk mematahkan material. Dasar Teori
Suatu material ulet dapat patah getas yang disebabkan oleh beberapa hal, yaitu: a.
Adanya takikan
b.
Kecepatan pembebanan yang tinggi menyebabkan regangan yang tinggi
c.
Temperatur yang sangat rendah Ketiga kondisi ini didekati dengan melakukan pengujian impak, dimana takikan
sengaja dibuat pada sampel uji, pembebanan ditimbulkan oleh pendulum ( hammer ) , dan variasi temperatur diberikan dengan menggunakan media es atau nitrogen cair. Energy impak adalah energy potensial dari pendulum yang mengenai benda pada temperatur tertentu dan dihitung dalam satuan Joule. Dari hubungan dengan temperatur didapat diagram yang menggambarkan sifat material terhadap beban tiba-tiba pada temperatur tertentu. Sehingga akan didapat temperatur transisi, dimana material akan berubah dari bersifat ulet menjadi getas. Ada dua macam metode pengujian Impak, yaitu cara Izod dan Charpy (lihat gambar 13)
Gambar 13: Metode Pengujian Impak [1]
25
Standard pengujian Impak yang digunakan dalam hal ini adalah JIS Z 2242 dan standard untuk sampel uji adalah JIS Z 2202. Untuk pengujian dengan metode Charpy maka mesin uji Impak menurut standard JIS B 7722. Charpy Impact Testing Machine type CI-30 buatan Tokyo Testing Machine. MFG. CO. LTD Tahun 1992 terlihat pada gambar 14. Sedangkan bila metode pengujian adalah Izod maka mesin uji digunakan menurut standar JIS B 7723. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi. Sehingga energi untuk mematahkan specimen berdasarkan sudut yang dibentuk oleh pendulum (lihat gambar 15) (sampel uji terlihat pada gambar 16) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: = P (D-D cos a) = P (D-D cos ɸ) =
= P D (cos ɸ - cos a)
Dimana: = Energi potensial yang ditahan pada sudut angkat a dari palu. = Posisi energi yang ditahan pada sudut a yun ɸ dari palu. P = Berat palu D = Jarak dari pusat sumbu palu ke pusat grafitasi (m) a = sudut angkat palu
ɸ = sudut ayun setelah palu mengenai specimen.
Gambar 14: Mesin Uji Impak Charpy
26
ɸ
a
D
H h
Gambar 15: Prinsip Uji Impak dengan Pendulum
Gambar 16: Sampel Uji Impak Charpy [2]
27
P
Spesimen yang patah akan menunjukkan daerah yang patah ulet dan daerah yang patah getas. (Gambar 17). Luas daerah yang patah getas akan dihitung (%) sebagai perbandingan dengan luas total daerah yang patah (terbuka). (Lihat gambar 18)
Gambar 17: Patahan Lateral sampel Uji Impak [2]
Takikan Patah Ulet X
Patah Getas Y Gambar 18: Permukaan Patah Sampel Uji Impak
Luas Daerah Patah Getas: B (%) = x100
28
A = Luas total permukaan patah C = Luas permukaan patah getas Luas daerah yang patah getas minimal adalah 5% dari total luas permukaan patah. Sedangkan interval pengukuran dalam skala adalah 10% Luas daerah yang patah ulet adalah: S (%) = x100 ; F = luas daerah yang patah ulet. Perbandingan luas permukaan patahan dengan daerah yang patah getas digambar dalam bentuk kurva B (%) vs Temperatur (°C). sedangkan energi yang diserap oleh specimen hinga patah digambarkan dalam kurva temperatuur transisi yaitu Energi (E) vs Temperatur transisi (Trs) (°C). (Gambar 19)
Gambar 19: Kurva Energi yang Diserap. Persen Patahan Vs Temperatur Uji [2] Prosedur Percobaan
1. Siapkan sampel uji yang telah dibuat berdasarkan standar. 2. Lakukan perlakuan terhadap sampel uji sesuai dengan temperatur yang diinginkan, dengan cara memberi nitrogen cair, es batu, pada temperatur kamar, atau dipanaskan sampai temperatur austenisasi. 3. Letakkan sampel uji pada meja uji, pasang thermokopel untuk mengetahui temperatur pada saat diberikan beban tiba-tiba. 4. Setelah diberi beban, catat sudut yang tercatat pada dial. 5. Lihat pada tabel untuk menentukan besar energi impak (Joule).
29
Data Pengujian Impak
No
Mesin Uji
:
Penguji :
Kapasitas mesin
:
Asisten :
Standar Pengujian
:
Jenis Takikan
:
BAHAN
TEMP (◦C)
ENERGI (JOULE)
PERMUKAAN PATAHAN GETAS, B(%);
ULET, F(%)
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Tugas Sebelum Praktikum
1.
Gambarkan dan tuliskan masing-masing standard pengujian impak!
2.
Apa guna temperatur transisi material pada suatu perencanaan?
3.
Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi harga impak?
4.
Sebutkan apa yang dimaksud dengan patah ulet dan patah getas!
Tugas Sesudah Praktikum
1. Berdasarkan permukaan patahan, jelaskan perbedaan patah ulet dengan patah getas! 2. Hal-hal manakah yang cenderung menyebabkan patah getas, jelaskan alasannya! 3. Berikan Interprestasi mengenai harga impak serta bentuk patahan atas pengujian yang anda lakukan. 4. Jelaskan pengaruh an-isotropi pada plat terhadap harga impak.
30
6. PENGUJIAN LENGKUNG (BENDING) Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui besarnya defleksi yang terjadi dari material yang menerima pembebanan lengkung. Dasar Teori
Suatu material akan memberikan reaksi tertentu terhadap sejumlah gaya dari luar. Dengan gaya luar tersebut akan menimbulkan momen lengkung yang akan menyebabkan material tersebut mengalami deformasi plastis dengan sudut kelengkungan tertentu. Dengan begitu, uji bending berguna untuk mengetahui besarnya sudut kelengkungan pada material. Selain itu, uji bending atau kelengkungan ini dapat juga untuk mengetahui mampu bentuk dari suatu material atau suatu sambungan lasan. Untuk material yang ulet, melalui uji bending, dapat juga diketahui adanya cacat dan retak pada permukaan. Sedangkan untuk material yang getas, cara pengujian ini adalah cara yang terbaik untuk menentukan kekuatan dan kegetasannya. Pengujian bending dapat juga memperhitungkan besaran modulus elastisitas material. Mesin uji yang dipakai samadengan mesin uji tarik, yaitu: Torsee Universal Testing Machine Type RAT-30P buatan Tokyo Testing Machine MFG. CO., LTD
tahun 1992. Prinsip Uji Bending seperti terlihat pada gambar 18. Direction of load Pressurizing metal fitting Axis r
Test piece t
L
Support
Gambar 18: Prinsip Uji Bending Metode Penekanan [2]
Standard yang dipakai pada pengujian bending adalah: JIS Z 2248 Metode pengujian bending JIS Z 2204 Bentuk dan ukuran sampel Uji pada material logam
31
Sampel Uji terlihat pada gambar 19. [2] t
W
L
Thickness t = Original thickness Width W = 35 mm min. Length L = min.250 mm a. Sampel Uji untuk Pelat Baja dan Baja Bentuk
D
L
Diameter, side or width across flats D = Original dimension Length
L = 250 mm min. b. Sampel Uji untuk Batangan Ferro dan Non Ferro t
W
L
Thickness Width Length
t = Original thickness W = 20 mm min. L = 150 mm min.
c. Sampel Uji untuk Logam Tipis t
W
L
32
Thickness Width Length
t = Original thickness W = 10 mm min L = 150 mm min.
d. Sampel Uji untuk Phosphor Bronze dan Nickel Silver untuk Pegas t
W
L
Unit: mm Division of Test piece 5A 5B
Thickness t 19 15
Width W 25 20
Length L 150 min 150 min
d. Sampel Uji untuk Baja Tempa dan Tuang Gambar 19: Sampel Uji Bending (Lengkung) [2]
Persamaan yang dipakai dalam pengujian lengkung memenuhi persamaan defleksi [3] sebagai berikut:
Dimana:
P = Beban yang bekerja (kgf ) l = Jarak tumpuan (mm) 2
E = Modulus elastisitas sampel uji (kg/mm ) 4
I = Momen inersia sampel uji (mm ): Besarnya momen inersia untuk bentuk sampel uji persegi [3] adalah:
Dimana:
b
= t = lebar spesimen (mm)
h
= W = tinggi spesimen (mm)
Besarnya Tegangan lengkung (bending) dipakai hubungan :
33
Dimana :
= tegangan lengkung M = momen lengkung c = jarak terhadap sumbu netral
Melalui pengujian ini juga dapat diketahui besar regangan dan tegangan tekan serta tegangan tarik pada material akibat dikenai beban lengkung statis. Prosedur Percobaan
1. Siapkan sampel uji sesuai standar 2. Ukur panjang, tebal, lebar, bila sampel uji berbentuk persegi atau ukur diameter bila berbentuk bulat 3. Uji keras material tersebut 4. Tandai daerah yang akan diukur regangannya. 5. Tentukan beban. 6. Siapkan mesin uji. 7. Tentukan jarak beban dari tumpuan 8. Beri beban 9. Catat perbedaan ∆l dan Sudut defleksi Data Pemeriksaan
No.
Jenis Mesin Tarik
:
Jenis Material Uji
:
Tangal Pengujian
:
Bahan
T
W
L
D
Penguji :
Asisten : Momen Beban Sudut Inersia (kgf) (θ) (I)
Tegangan Lengkung
∆l
1 2 3 4 Tugas Sebelum Praktikum 1.
Apa sajakan yang dapat diketahui melalui Uji Lengkung ?
2.
Bagaimanakah perbandingan antara kekuatan tarik dan kekuatan lengkung suatu material?
3.
Apakah yang dimaksud dengan defleksi?
4.
Apakah perbedaan antara material yang ulet dengan getas bila diuji lengkung ?
Tugas Sesudah Praktikum
1. Gambarkan bidang moment lengkung pada setiap spesimen yang anda uji?
34
∂
7. PENGAMATAN STRUKTUR MIKRO Tujuan Penelitian
Pengujian metalografi/pengamatan struktur mikro adalah pengamatan tentang struktur mikro dan distribusi besar butir logam. Dasar Teori
Melalui pengamatan ini maka sifat-sifat suatu logam dan paduannya dapat diketahui. Oleh karena itu, sifat-sifat logam dapat diatur dengan mengendalikan struktur mikronya. Pengontrolan struktur mikro ini dilakukan dengan cara metalografi kuantitatif yang disebut juga dengan stereologi. Stereologi dilakukan dengan menggunakan hubungan antara pengukuran-pengukuran yang dibuat pada bidang dua dimensi dengan besaran-besaran struktur mikro dari suatu paduan yang tiga dimensi. Untuk melakukan hal tersebut ada beberapa langkah yang perlu dilakukan yaitu: [5] 1. Persiapan sampel uji Material yang akan diperiksa diambil sebagian kecilnya dalam ukuran tertentu, kemudian potongan ini dibingkai ( mounting) untuk mempermudah dalam memegangnya. 2. Penggerindaan Periksa bingkai sampel uji tersebut, apabila ada bagian yang tajam maka perlu digerinda agar tidak melukai tangan 3. Pemolesan Proses pemolesan kasar dilakukan dengan menggunakan kertas amplas dengan beberapa tingkat kekasaran. Pemolesan halus dilakukan dengan menggunakan kain beludru dan pasta untuk membantu proses pemolesan 4. Pengetsaan Setelah cukup halus maka sampel uji dietsa dengan menggunakan cairan kimia nital. Tujuan dari proses etsa ini adalah untuk memperoleh struktur mikro dan makro serta memperjelas batas butir dari spesimen logam tersebut. Adapun prosedur yang dilakukan pada pemeriksaan struktur mikro adalah sebagai berikut: Pemotongan sampel uji
Untuk sampel uji pengujian metalografi tidak ada standar baku yang digunakan, namun dapat dibuat sampel uji dengan dimensi 10 x 10 x 10 mm seperti terlihat pada gambar 20. [6]
35
Gambar 20: Sampel Uji Pengujian Metalografi [6]
Pembingkaian spesimen ( mounting)
Proses pembingkaian sampel uji dimaksudkan agar mudah dalam memegang sampel uji khususnya untuk yang berukuran kecil. Selain itu berguna juga untuk melindungi sampel uji dari kerusakan selama proses penggosokan. Pembingkaian juga mempermudah pemberian nama atau penomoran sampel uji. Proses pembingkaian ini dilakukan menggunakan mesin Torsee Specimen Mounting Press type TP-4210 buatan Tokyo Testing Machine MFG. CO.,
LTD tahun 1992.
Gambar 21: Sampel Uji Metalografi setelah Dibingkai [6]
Pengamplasan dan pemolesan sampel uji
Sampel uji yang akan dipergunakan dalam pengujian metalografi perlu diamplas dan dipoles terlebih dahulu agar permukaan luar bersih dari partikel-partikel asing dan rata struktur permukaannya. Proses pengamplasan menggunakan amplas dari ukuran amplas yang
36
kasar sampai ke ukuran amplas yang paling halus. Tingkatan kertas amplas yang digunakan meliputi: #60, #180, #240, #500, #600, #800, #1000, #1200 dan #1500. Setelah dilakukan pengamplasan kemudian sampel uji dipoles dengan menggunakan kain beludru dan cairan pasta hingga permukaanya licin dan mengkilat. Tujuan dari proses ini yakni agar struktur mikro pada permukaan material dapat terlihat dengan jelas. Pengetsaan sampel uji
Proses etsa dilakukan dengan cara mencelupkan sampel uji ke dalam larutan nital. Tujuan dari proses ini yaitu untuk memperoleh struktur mikro dan struktur makro dari logam sampel uji tersebut. Pengamatan dan pemotretan
Setelah sampel uji dietsa, maka dilanjutkan dengan pengamatan di bawah mikroskop. Hal ini bertujuan untuk mengamati struktur mikro dari tiap-tiap sampel uji. Pengamatan di bawah mikroskop ini menggunakan perbesaran 200x dan 800x. Apabila struktur mikro yang diinginkan telah didapat, maka dilanjutkan dengan pemotretan menggunakan kamera yang menyatu dengan mikroskop tersebut seperti yang terlihat pada gambar 22. Mikroskop yang digunakan adalah model PME 3-11 B buatan Olympus Optical CO.LTD Japan.
Gambar 22: Mikroskop Optik untuk Pengujian Metalografi
Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk melihat struktur mikro dari suatu material. Karena struktur mikro ini sangat mempengaruhi sifat mekanik dari material tersebut. 1. Struktur baja 0,1 % C yang dianil
37
Komposisi
: 0,05-0,15% C dan 0,4% Mn
Proses
: Dicor, dirol panas, didaerah austenit. Kemudian didinginkan perlahanlahan
Sifat mekanik : σu = 380 MPa; Etsa
σy = 110; e = 40% ; q = 65%
: Nital 3% yaitu 3% larutan HNO3 dalam etanol.
Struktur Mikro: Struktur mikro terdiri dari perit dan sementit tersier dibatas butir. Sementit ini hanya dapat dilihat pada pembesaran tinggi. Setelah dietsa dengan nital, ferit dan sementit akan berwarna putih mengkilap, tetapi sementit akan merupaka tonjolan-tonjolan. Penggunaan
: Pelat untuk benda kerja yang di proses dengan deep drawing, benda kerja akan dilapisi email.
2. Struktur baja 0,2 yang dianil Komposisi
: 0,15%-0,25% C ; 0,2% Si ; 0,4% Mn
Proses
: Baja tulangan beton yang dianil pada 320 C selama 30 menit.
o
Selanjutnya didinginkan dalam tungku. Sifat Mekanik : σu = 450 MPa ; Etsa
σy = MPa ; HB = 120 ; e = 35% ; q = 60%
: Nital 3%
Struktur Mikro : ferit dan perlit. Struktur lateral perlit dapat dilihat pada pembesaran yang tinggi. Penggunaan
: Batang, plat, profil, penggunaan yang mengutamakan sifat mampu bentuk dan mampu las yang baik, baja untuk proses pengerasan kulit.
Data Pemeriksaan Metalografi
No.
Mikroskop optik:
Tgl pengujian :
Material
:
Assisten
Pembesaran
:
BAHAN
Proses yang telah dijalani
Fasa yang terbentuk (%)
1. 2. 3. 4. 5.
38
Besar butir
:
Butir Bentuk butir
Arah butir
Tugas Sebelum Praktikum
1. Apakah tujuan melakukan metallografi logam? 2. Jelaskan hubungan antara fasa-fasa yang terbentuk, besar butir, arah butir, dan bentuk butir terhadap sifat mekanik logam! 3. Jelaskan rumus yang menyatakan hubungan antara besar butir dan tegangan yang terjadi pada logam! 4. Jelaskan metode untuk melakukan metalografi! 5. Jelaskan hal-hal yang dapat menyebabkan logam berbutir halus dan kasar! Tugas Sesudah Praktikum
1. Jelaskan bagaimana mengapa bentuk butir bila dideformasi plastis melalui: a. Tempa panas dan tempa dingin b. Di roll c. Di tarik (kawat) 2. Jelaskan apa yang tampak pada logam hasil pengecoran, pengelasan, (didaerah logam induk, logam las, dan HAZ), tempa panas dan dingin, pengerollan, dan penarikan, bila dilakukan pengamatan: a. Stuktur makro b. Stuktur mikro 3. Pada soal no.2, apakah yang tampak pada logam bila pada kondisi dipoles tanpa dietsa. Jelaskan jenis inklusi yang tampak. 4. Hitung, analisa, dan jelaskan besar butir pada masing-masing sampel uji ! 5. Rumuskan kesimpulan dari hasil percobaan anda ini! Data Pemeriksaan Struktur Mikro
Mikroskop optic
:
Tgl. Pengujian :
Material
:
Assisten
Pembesaran
:
NO
JENIS PERLAKUAN PANAS
BAHAN
1. 2. 3. 4. 5.
Tugas Sebelum Praktikum
1. Gambarkan diagram kesetimbangan Fe-Fe3c selengkap mungkin.
39
:
STRUKTUR MIKRO
2. Gambarkan diagram TTT untuk baja hipoeutektoid, baja eutektoid dan baja hipereutektoid. 3. Terangkan mekanisme perubahan fasa pada pendinginan paduan Fe-C dari titik cair sampai dengan temperatur kamar bila persentase C nya: a.
0,1 %
b.
0,4%
c.
0,8%
d.
3,0%
e.
4,3%
f. 5,0% Tugas Sesudah Praktikum
1. Apa yang dimaksud dengan mengetsa dan apa tujuan yang dilakukannya? 2. Bagaimana cara anda menghitung kadar karbon pada struktur mikro yang anda amati? 3. Terangkan mengapa perlit terlihat gelap pada pembesaran rendah? 4. Perkirakan berapa persen perlit pada sampel uji yang anda amati? 5. Berdasarkan struktur mikro yang anda lihat, jelaskan sifat mekanik pada bahan tersebut! 6. Apakah jenis etsa yang digunakan untuk baja dan besi cor? 7. Jelaskan apa yang terjadi pada saat pengetsa-an sehingga batas butir terlihat.
40
DAFTAR PUSTAKA
1. William D. Callister, Jr. and David G. Rethwisch, 2009, An Introduction - Materials Science and Engineering, Eight Edition, John Wiley & Sons, Inc. 2. Japanese Industrial Standard (JIS), 1983, Non-Ferrous Metals and Metallurgy, Japanese Standards Association. 3. Dieter, G.E, Mechanical Metalurgy, Mc. Graw Hill Book Co. 4. Dietmar Gross, Werner Hauger, Jorg Scroder, Wolfgang A. Wall, 2011, Mechanics of Materials – Engineering Mechanics 2, © Springer- Verlag Berlin Heidelberg. 5. ASM Handbook, 2000, Mechanical Testing and Evaluation, Volume 8. 6. Sugeng Prasetyo, 2008, Kajian Eksperimental Pengaruh Media Quenching dan Holding Time - Proses Karburisasi dengan Media Batubara Antrasit pada Baja Karbon Medium terhadap Kekerasan, Ketangguhan dan Struktur Mikro, Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, Inderalaya. 7. Dwija Ardya Pradipta, 2008, Pengaruh Pemanasan Austemper dengan Temperatur o
Austenisasi 950 C Terhadap Sifat Kekerasan dan Kekuatan Tarik Besi Tuang Nodular FCD30, Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, Inderalaya. 8. Tata Surdia, 1985, Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramitha, Jakarta.
41
LABORATORIUM METALURGI
PETUNJUK PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK
Disusun oleh: Dr. Ir. Nukman, MT NIP. 195903211987031001
JURUSAN TEKNIK MESIN F AKULTAS TEKNIK UNIVER SITAS SRIWIJ AYA SEMESTER GANJIL 2013/2014
42
DAFTAR ISI
Halaman i
LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR
ii
DAFTAR ISI
iii
1.
PENDAHULUAN
1
2.
ATURAN UMUM PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK
2
2.1. Kehadiran
2
2.2. Tata Tertib
2
2.3. Sanksi
3
2.4. Pemakaian Alat
3
2.5. Tugas dan Laporan
3
2.6. Nilai Praktikum
4
2.7. Format Laporan
4
3.
PENGUJIAN TARIK
6
4.
PENGUJIAN KEKERASAN
13
4.1. Uji Kekerasan Brinell
13
4.2. Uji Kekerasan Vickers
14
4.3. Uji Kekerasan Rockwell
15
5.
PENGUJIAN TUMBUK (IMPAK)
25
6.
PENGUJIAN LENGKUNG (BENDING)
31
7.
PENGAMATAN STRUKTUR MIKRO
35
DAFTAR PUSTAKA
41
43
