BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Praktek Laboratorium Mekanik merupakan Praktek dasar yang harus dilakukan dan
dikuasai oleh setiap Mahasiswa yang akan menjadi seorang Ahli Mesin ( Mekanik ), baik secara perencana maupun sebagai pembuat. Karena itulah seorang Mahasiswa harus mampu menguasai jenis mesin – mesin yang ada di Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya. Prakte Praktek k Labora Laborator torium ium atau khusus khususnya nya Prakte Praktek k Hardne Hardness ss Test Test ( Uji Kekeras Kekerasan an ) misalnya, bertujuan untuk mengetahuhi ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan / daya tembus benda lain yang lebih keras keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak. Dengan kata lain, Laporan ini mencoba menuangkan / memberikan standar – standar pengerjaan / pengujian, cara menganalisa data dan mampu meneliti setiap benda / material yang akan diuji. Sebagai penunjang, Mahasiswa dituntut untuk mampu mempunyai keahlian dalam pembuatan Langkah Kerja / Percobaan sebelum melakukan proses pengujian pada benda / material maupun pada Mesin yang akan digunakan. Sehingga terhindar dari hal – hal yang tidak di inginkan.
1.2
Tujuan Pengujian Hardness Test atau Uji Kekerasan mempunyai tujuan pengujian, yaitu: 1. Bisa melakuk melakukan an pengujian pengujian kekerasan kekerasan bahan / material material yang yang belum belum di di ketahui ketahui nilai nilai kekerasannya. 2. Bisa Bisa menent menentuka ukan n kekeras kekerasan an bahan dan membeda membedakan kan kekerasa kekerasan n dari dari setiap setiap jenis bahan / material yang telah diuji kekerasannya. 3. Bisa Bisa mene menent ntuk ukan an keke kekera rasan san baha bahan n / mater material ial deng dengan an meng menggu guna naka kan n Metod Metodee Brinnell, Metode Rockwell dan Metode Vickers.
BAB II 1
PEMBAHASAN
2.1
Teori Dasar Untuk menentukan kekerasan bahan / material dapat digunakan metode pengukuran
atau pengujian ketahanan kekerasan terhadap penetrasi: Bola kecil, Kerucut dan Piramida. Pertama – tama alat tekan atau penetrator ditekankan kedalam bahan / material dengan menggunakan Indentor bola baja atau Intan, kemudian beban dinaikkan dan kekerasan terbaca, yaitu selisih kedalaman penetrasi yang ditimbulkan oleh beban akhir dan beban awal, dikala pengujian kekerasan tergantung pada bentuk dan jenis metode penekan yang dipakai juga beban yang digunakan. Kekerasan adalah ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan / daya tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak atau bias juga diartikan dengan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh unsur – unsur paduannya. Karbon dalam besi secara pasti mempengaruhi kwalitas baja dan kekerasan yang dibutuhkan dapat dicapai dengan perlakuan panas. Dari beberapa penyelidikan atau pengetesan bahwa bahan akan berubah kekerasanya bila dikerjakan dengan cold worked (misalnya : pengerolan dan penarikan).
2.2
Jenis – Jenis Metode Kekerasan Untuk menentukan atau mengetahui nilai kekerasan suatu benda / material dapat
dilakukan dengan cara pengujian atau pengetesan, yaitu : 1. Metode Martens 2. Metode The File Hardness Test 3. Metode Palu Poldi 4. Metode Mohs 5. Metode Shore 6. Metode Brinnell 7. Metode Rockwell 8. Metode Vickers Diantara Metode pengujian diatas yang akan dibahas dalam Laboratorium Mekanik Teknik Mesin ada tiga, yaitu : Metode Brinnell, Metode Rockwell dan Metode Vickers. •
Metode Brinnell 2
Metode ini digunakan dengan cara menekankan Penetrator dengan Indentor Bola Baja kepermukaan benda / material dengan beban penekanan sesuai dangan Indentor dan jenis benda / material yang akan diuji. ( lihat tabel ) Alat Penetrasi yang di gunakan adalah Indentor Bola Baja yang dikeraskan dengan ukuran Ø 10 mm, Ø 5 mm, Ø 2,5 mm. Metode ini di gunakan untuk menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat Treatment(perlakuan panas) Metode ini digunakan untuk mengetes atau menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat Treatment ( perlakuan panas ). Material yang diuji adalah material yang lunak saja dan harga kekerasannya hanya sampai 450 HB ( Kg/mm2), jika hasil pengujiannya didapat harga kekerasannya diatas 450 HB, maka hasil pengujiannya kurang teliti. Metode Brinnell sangat baik untuk logam – logam tuang yang tidak rata kekerasannya. Kekurangan dari Metode Brinnell bekas tekanannya besar, sehingga merusak permukaan material, logam material yang akan diuji kekerasannya harus rendah dari kekerasan Indentor Bola Baja dan mengukur bekas diameter bekas penekanannya agak sulit, sehingga memerlukan ketelitian.
Harga kekerasan Brinnell adalah: 2P
HB = π ×
D( D − D
2
−
2
dr )
dimana : P = Beban ( Kg ) D = Dimaeter Indentor ( mm ) dr = Diameter hasil penekanan rata – rata ( mm ) d1
d
2
Alat Dan Bahan 1. Hardness Tester Machine
5. Benda / Material Uji 3
2. Lensa dengan pembesaran 50 X
6. Kunci L
3. Mistar Skala 50 X
7. Amplas
4. Indentor bola baja Ø 2,5 mm
8. Kikir
Langkah Percobaan : 1. Pertama – tama kikir benda / material uji hingga rata 2. Kemudian setelah di kikir amplas benda / material tersebut hingga mendapatkan kehalusan 3. Persiapkan Hardness Tester Machine jenis Albert Gnehm 4. Hidupkan Mesin / Lampu Mesin 5. Pasang Indentor Bola Baja dengan ukuran Ø 2,5 mm 6. Pasang Landasan benda uji pada kedudukannya 7. Pasang / letakkan Benda / Material uji pada landasan dengan posisi bagian yang di amplas menghadap keatas / lampu, kemudian kencangkan dengan memutar Handwheel 8. Pasang Mistar pada lensa / Mesin 9. Pilih beban yang sesuai dengan penetrator atau P = 187,5 Kg 10. Gerakkan tuas keposisi 1, kemudian posisi 2, lalu posisi 3, dan terakhir posisi 4 secara perlahan - lahan 11. Tunggu hingga 20 detik 12. kembalikan tuas keposisi 1 ( posisi semula ) 13. Ukur diameter bekas penekanan secara teliti pada layar / lensa dengan menggunakan mistar skala 50 X, Catat Hasilnya 14. Lakukan kembali pengujian sebanyak 5 X 15. Ambil benda uji dan matikan mesin 16. Tentukan nilai kekerasannya dengan perhitungan
Data Hasil Pengujian Metode Brinnell
4
No .
Bahan
D (mm)
P (Kg)
d (mm) d1 : 1,45 d2 : 1,45 d1 : 1,5 d2 : 1,52
1.
BAJA
2,5
d1 : 1,49
187,5
HB ( /mm2)
dr (mm)
d2 : 1,48 d1 : 1,1 d2 : 1,15 d1 : 1,14 d2 : 1,16
Kg
1,45
103,07
1,51
95,54
1,485
97,72
1,125
178,62
1,15
170,48
Analisa Data HB1
2⋅ P
= π ×
HB2
=
=
D( D −
D
D( D −
2
−
π ×
D
D( D −
HB1 + HB2
2
−
2
dr )
2
−
2
−
3,14 × 2,5( 2,5 − 2,52
1,51 )
−
2
HB3 + HB4 + HB5
=
5
2,5
2
Kg
/mm2
103,07
=
1,4852 )
95,54
Kg
97,72
Kg
=
=
/mm2
−
2
1,125 )
−
2 ×187,5 3,14 × 2,5( 2,5 −
2
dr )
2
2 ×187,5 3,14 × 2,5( 2,5 − 2,5
dr )
2
1,15 )
−
178,62
Kg
170,48
Kg
=
=
5 129,08
Kg
/mm2
= HB Maksimal – HB = 178,62 – 129,08 = 49,54 Kg/mm2
Penyimpangan Minimal
= HB – HB Minimal = 129,08 – 95,54 = 33,54
Kg
/mm2
Penyimpangan Maksimal + Penyimpangan Minimal Penyimpangan Rata – rata
=
2
=
% Error = Penyimpangan Rata HB
49,54 + 33,54 2
−
rata
×
/mm2
/mm2 /mm2
103,07 + 95,54 + 97,72 +178,62 +170,48
=
Penyimpangan Maksimal
2,5
2
2 ×187,5
=
2
1,452 )
−
2 ×187,5
=
D +
3,14 × 2,5( 2,5 − 2,52
3,14 × 2,5( 2,5 −
2
dr ) =
D
D( D −
2 ×187,5
=
2⋅ P
=
HB =
dr )
2⋅ P
= π ×
HB5
−
2⋅ P π ×
HB4
D
2
2⋅ P π ×
HB3
D( D −
2
=
100% 5
=
41,54
Kg
/mm2
=
41,54 ×100% 129,08
HB yang sebenarnya
=
32,18 %
= ( HB ± % Error ) Kg/mm2 = ( 129,08 ± 32,18 % )
Kg
/mm2
HB = 129,08 HB 2,5/ 187,5/ 20
•
Metode Rockwell Metode ini sebenarnya merupakan gabungan dari metode Brinnell dan Vickers,
sehingga hasilnya pun cukup presisi dan cepat. Metode ini digunakan dengan cara menekankan Penetrator dengan Indentor Bola Baja Ø 1/16" dan intan yang berbentuk kerucut dengan sudut puncak 120° kepermukaan material yang diuji dengan beban penekanan sesuai dengan Indentor yang dipakai. Indentor yang dipakai dalam pengujian Metode Rockwell : a. Untuk logam – logam lunak digunakan Bola Baja Ø 1/16" dengan beban 100 Kg b. Untuk Baja – baja yang keras digunakan intan dengan sudut 120° dengan beban 150 Kg Metode Rockwell digunakan untuk menguji material dari yang lunak sampai yang keras. Metode Rockwell proses pengujiannya yang cepat dan tepat sehingga dapat digunakan untuk pengujian / pengerasan kekerasan bahan secara masaal dan bekas tekanannya kecil sehingga tidak merusak permukaan material. Tetapi Metode Rockwell tidak dapat digunakan pada bahan / material yang tipis yang tebalnya di bawah 1 mm. Jika mengukur atau menguji dengan bola baja Ø 1/16" dan bebanya 100 Kg. maka kekerasannya disebut HRB (Hardness Rocwell Ball). Jika mengukur atau menguji dengan Intan 120° dan bebannya 150 Kg, maka kekerasannya disebut HRC (Hardness Rockwell Cone).
Alat Dan Bahan 1. Hardness Tester Machine
4.
Kunci L
2. Indentor bola baja Ø 1/16"
5.
Benda / Material uji
3. Landasan benda uji
Langkah Percobaan : 1. Persiapkan Hardness Tester Machine 2. Pasang Indentor Bola Baja Ø 1/16" 6
3. Pasang landasan benda uji pada kedudukannya 4. Pasang Benda Uji pada landasan, kemudian kencangkan dengan memutar Handwheel 5. Pilih Beban Major P = 100 Kg 6. Atur Posisi jarum Dial Indikator pada 0 ( nol ) dengan cara memutar ringnya 7. Tarik Tuas Unloading 8. Tunggu tuas Loading turun perlahan – lahan, setelah itu mulai menghitung hingga 20 detik 9. Tarik Tuas Loading keatas, atau keposisi semula 10. Lihat / Baca nilai kekerasannya pada Dial Indikator, kemudian catat hasilnya 11. Lakukan kembali sebanyak 5 X 12. Lepaskan benda uji, dengan cara memutar Handwell 13. Tentukan nilai kekerasannya dengan perhitungan
Data Hasil Pengujian Metode Rockwell No .
Bahan
Indentor
P (Kg)
HRB 46,1 66
1.
Bola Baja Ø 1/16"
STEEL
100
65 72,9 72,1
Analisa Data HRB =
HRB1 + HRB2 + HRB3 + HRB4 + HRB5 5
=
46,1 + 66 + 65 + 72,9 + 72,1 5
= 64,42
HRB
Penyimpangan Maksimal
= HRB Maksimal – HRB
= 72,9 – 64,42
= 8,48 HRB
Penyimpangan Minimal
= HRB – HRB Minimal
= 64,42 – 46,1
= 18,32 HRB
Penyimpangan Rata – rata
= Penyimpangan Maksimal + Penyimpangan Minimal 2 =
8,48 +18,32
% Error = Penyimpang an Rata − rata HRB
= 13,4 HRB
2 ×
=
100% 7
13,4 64,42
100%
×
= 20,80 %
HRB yang sebenarnya = ( HRB ± % Error) = ( 64,42 ± 20,80 % ) HRB = 64,42 HRB 1/16" / 100/ 20
•
Metode Vickers Metode ini sama dengan metode Brinnell yaitu besarnya nilai kekerasan ditentukan
oleh beban penekanan dibagi dengan luas permukaan bekas penekanan. Metode ini digunakan dengan cara menekankan penetrator dengan indentor intan yang berbentuk piramid dengan dasar bujur sangkar dan sudut puncaknya 136º kepermukaan material yang akan diuji. Beban penekanan yang digunakan pada metode Vickers ini mulai dari 1 Kg sampai 120 Kg. Untuk beban 1, 3, 5 Kg dengan tambahan bandul Untuk 10, 30, 100 Kg tanpa tambahan bandul Metode Vickers dapat menguji bahan / material yang keras, tipis yang tebalnya dibawah 1 mm, dan hasilnya lebih presisi. Harga kekerasan Vickers, yaitu : HV
=
1,854
P d
(Kg/mm2) d
2
2
Dimana : P = Beban Penekanan (Kg)
d1
d = Diagonal Rata – rata (mm)
Alat Dan Bahan 1. Hardness Tester Machine 2. Lensa Pembesaran 50 X 3. Indikator Intan 136º 4. Kunci L 5. Landasan Benda Uji 6. Amplas
Langkah Percobaan : 1. Persiapkan Hardness Tester Machine 2. Amplas benda / material uji hingga rata atau mengkilap 3. Pasang landasan benda uji pada mesin 8
4. Pasang Indentor Intan 136º 5. Pilih Beban P = 30 Kg 6. Pasang Mistar Skala 50 X 7. Letakkan benda uji pada landasan dengan posisi bagian yang diamplas menghadap keatas, kemudian kencangkan 8. Gerakkan Tuas pada posisi 1, 2, 3 dan 4 secara perlahan – lahan. Tunggu hingga 20 detik 9. Kemudian kembalikan tuas pada posisi 1 10. Ukur diagonal kekerasannya secara horizontal dan vertical dengan menggunakan mistar skala 50 X dan hitung rata – ratanya 11. Lakukan kembali sebanyak 5 X 12. Lepaskan benda uji dari mesin 13. tentukan harga kekerasannya dengan perhitungan
Data Hasil Pengujian Metode Vickers No .
Bahan
Indent or
P (Kg)
d (mm) d1 : 1,52 d2 : 1,52 d1 : 1,44 d2 : 1,45
1.
STEEL
Intan 136º
d1 : 1,52
100
d2 : 1,5 d1 : 1,52 d2 : 1,52 d1 : 1,55 d2 : 1,5
dr (mm)
HB ( /mm2)
1,52
80,25
1,445
88,79
1,51
81,31
1,52
80,25
1,525
79,72
Analisa Data HV1
=
1,854 ×
HV2
=
1,854 ×
P 2
1,854
=
dr
P 2
dr
=1,854
100
= 80,25 Kg/mm2
2
1,52
100
= 88,79 Kg/mm2
2
1,445
9
Kg
HV3
=
HV4
=
HV5
=
HV
=
1,854 × 1,854 ×
1,854 ×
HV1
+
P
1,854
100
=
2
dr P
1,854
1,51
100
=
2
dr
P
1,854
=
2
dr
HV 2
+
HV 3
+
HV 4
+
= 81,31 Kg/mm2
2
= 80,25 Kg/mm2
2
1,52
100 1,525 2
= 79,72 Kg/mm2
HV 5
=
80,25 + 88,79 + 81,31 + 50,25 + 79,72 5
5 =
410 ,32 5
= 82,06 Kg/mm2 Penyimpangan Maksimal
= HV Maksimal – HV
= 82,064 – 79,72
= 6,726
Kg
Penyimpangan Minimal
= HV – HV Minimal
= 82,064 – 79,72
= 2,344
Kg
Penyimpangan Rata-rata
=
Penyimpangan Maksimal + Penyimpangan Minimal
=
% Error =
2 6,73 + 2,34
Penyimpang an Rata − rata HV
2 ×
= 4,535
100%
Kg
=
HV yang sebenarnya = ( HV ± % Error) = (82,06 ± 5,53 %) HV = 82,06 HV 136º/ 100/ 20
BAB III PENUTUP
3.1
/mm2
Kesimpulan 10
/mm2
4,54 82,06
100%
×
= 5,53 %
/mm2
•
Untuk menentukan kekerasan bahan / msterial dapat digunakan metode pengukuran atau pengujian ketahanan kekerasan terhadap penetrasi: Bola kecil, Kerucut dan Piramida.
•
Kekerasan adalah ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan / daya tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak atau bias juga diartikan dengan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh unsur – unsur paduannya.
•
Metode Brinnell sangat baik untuk logam – logam tuang yang tidak rata kekerasannya. Kekurangan dari Metode Brinnell bekas tekanannya besar, sehingga merusak permukaan material, logam material yang akan diuji kekerasannya harus rendah dari kekerasan Indentor Bola Baja dan mengukur bekas diameter bekas penekanannya agak sulit, sehingga memerlukan ketelitian. Metode ini digunakan untuk mengetes atau menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat Treatment (
•
perlakuan panas ).
Metode Rockwell digunakan untuk menguji material dari yang lunak sampai yang keras. Metode Rockwell proses pengujiannya yang cepat dan tepat sehingga dapat digunakan untuk pengujian / pengerasan kekerasan bahan secara masaal dan bekas tekanannya kecil sehingga tidak merusak permukaan material. Tetapi Metode Rockwell tidak dapat digunakan pada bahan / material yang tipis yang tebalnya di bawah 1 mm.
•
Metode Vickers dapat menguji bahan / material yang keras, tipis yang tebalnya dibawah 1 mm, dan hasilnya lebih presisi.
11
