Laporan Awal Praktikum Karakterisasi material 1 PENGUJIAN KEAUSAN
Rahmawan Setiaji 0706163735 Kelompok 9
Laboratorium Metalurgi Fisik Departemen Metallurgi dan Material FTUI 2009
MODUL 4 PENGUJIAN KEAUSAN
I. Tujuan Praktikum 1. Memb Memban andi ding ngka kan n keta ketaha hana nan n aus aus bebe bebera rapa pa jeni jenis s loga logam m (baja (baja lunak, lunak, besi besi tuang, tuang, paduan paduan tembag tembaga a dan paduan paduan alumunium). 2. Meng Menget etah ahui ui meka mekani nism sme e keau keausa san n yang yang domi domina nan n pada pada logam-logam tersebut. II. Dasar Teori Suatu komponen struktur dan mesin agar berfungsi dengan baik sebagaimana mestinya sangat tergantung pada sifat-sifat yang yang dim dimilik ilikii mater ateria ial. l. Mate Materi rial al yang yang ters tersed edia ia dan dan dapa dapatt digunakan oleh para engineer sangat beraneka ragam, seperti logam, polimer, keramik, gelas, dan komposit. Sifat Sifat yang yang dimi dimili liki ki oleh oleh mater material ial terkad terkadang ang membat membatasi asi kinerjanya. Namun demikian, jarang sekali kinerja suatu material hanya ditentukan oleh satu sifat, tetapi lebih kepada kombinasi dari beberapa sifat. Salah satu contohnya adalah ketahanan-aus (wear resistance) resistance) merupakan fungsi dari beberapa sifat material (kekerasan, kekuatan, dll), friksi serta pelumasan. Oleh sebab itu penelaahan subyek ini yang dikenal dengan nama ilmu Tribologi. Tribologi. Keausan dapat didefinisikan sebagai rusaknya permukaan pada padata tan, n, umum umumny nya a meli meliba batk tkan an kehi kehila lang ngan an mate materi rial al yang yang prog proges esif if akib akibat at adan adanya ya gese geseka kan n (fri (friks ksi) i) anta antarr perm permuk ukaa aan n pada padata tan. n. Keau Keausa san n buka bukan n merup erupak akan an sifa sifatt dasa dasarr mater ateria ial, l, melai elaink nkan an resp respon on mate materi rial al terh terhad adap ap sist sistem em luar luar (kon (konta tak k permu permukaa kaan). n). Keaus Keausan an merup merupaka akan n hal yang yang biasa biasa terjad terjadii pada pada setiap material yang mengalami gesekan dengan material lain. Keau Keausa san n buka bukan n meru merupa paka kan n sifa sifatt dasa dasarr mate materi rial al , mela melain inka kan n respon response se mater material ial terhad terhadap ap sis sistem tem luar luar (konta (kontak k permu permukaa kaan). n). Materi Material al apapun apapun dapat dapat menga mengalam lamii keaus keausan an dis diseba ebabka bkan n oleh oleh mekanisme yang beragam. Peng Penguj ujia ian n keau keausa san n dapa dapatt dila dilaku kuka kan n deng dengan an berb berbag agai ai macam macam metod metode e dan tekni teknik, k, yang yang semuan semuanya ya bertuj bertujuan uan untuk untuk mensimu mensimulasi lasikan kan kondisi kondisi keausan keausan aktual. aktual. Salah Salah satunya satunya adalah adalah metode Ogoshi dimana benda uji memperoleh beban gesek dari cinc cincin in yang yang berp berput utar ar (revolvin revolving g disc). disc). Pembeb Pembebana anan n gesek gesek ini ini akan akan mengha menghasil silkan kan kontak kontak antar antar permu permukaa kaan n yang yang berul berulang ang-ulang ulang yang pada akhirnya akhirnya akan mengambi mengambill sebagia sebagian n materi material al pada pada perm permuk ukaa aan n bend benda a uji. uji. Besa Besarn rnya ya jeja jejak k perm permuk ukaa aan n dari dari materialtergesek itulah yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan
maka maka sema semaki kin n ting tinggi gi volu volume me mater ateria iall yang yang terk terkel elup upas as dari dari bend benda a uji. uji. Ilus Ilustr tras asii skem skemat atis is dari dari kont kontak ak perm permuk ukaa aan n anta antara ra revolving disc dan benda uji diberikan oleh Gambar berikut ini.
Gambar 1 pengujian keausan dengan metode Ogoshi
Dengan B adalah tebal revolving disc (mm), r jari-jari disc (mm), b lebar ebar cel celah mater ateriial yang ang terab erabrrasi asi (mm) maka aka dapat apat diturunkan besarnya volume material yang terabrasi (W) :
Laju keausan (V) dapat ditentukan sebagai perbandingan volume terabrasi (W) dengan jarak luncur x (setting pada mesin uji) :
Sebagaimana telah disebutkan pada bagian pengantar, material jenis apapun akan mengalami keausan dengan mekanisme yang beragam beragam , yaitu keausan keausan adhesive, adhesive, keausan abrasive, abrasive, keausan keausan fatik fatik , dan keausan keausan oksidasi oksidasi.. Dibawah Dibawah ini diberikan diberikan penjelasa penjelasan n ringkas dari mekanisme-mekanisme tersebut : Mekanisme Keausan terdiri dari : 1. Keausan adhesive ( Adhesive wear ) Terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih meng mengak akib ibat atka kan n adan adanya ya perl perlek ekat atan an satu satu sama sama lain lainny nya a (adhesif ) serta serta defor deformas masii plasti plastis s dan pada pada akhir akhirnya nya terjad terjadii
pel pelepas epasan an// pen pengoya goyaka kan n sal salah satu atu mater ateriial, al, diperlihatkan pada Gambar 2 di bawah ini :
seper eperti ti
Gambar2 keausan metode adhesive
Faktor yang menyebabkan adhesive wear : 1. Kecenderungan dari material yang berbeda untuk membentuk larutan padat atau senyawa intermetalik. 2. Kebers Kebersiha ihan n perm permuka ukaan. an. Jumlah wear debris akibat terjadinya aus melalui mekanisme adhesif ini dapat dikurangi dengan cara ,antara lain : 1. Menggu Menggunak nakan an materi material al keras. keras. 2. Mate Materrial den dengan gan jeni enis yang ang ber berbed beda, misal ber berbeda beda struktur kristalnya. 2. Keausan Abrasif ( Abrasive wear ) Terj erjadi adi bil bila suatu atu par partike tikell ker keras (asperity ) dari mater material ial terten tertentu tu melunc meluncur ur pada pada permu permukaa kaan n mater material ial lain lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak , seperti diperlihatkan diperlihatkan pada Gambar 3 di bawah awah ini. ni. Tin Tingkat gkat keau keaus san pada pada mekan ekaniisme ini diten ditentuk tukan an oleh oleh deraja derajatt kebeb kebebasa asan n (degree degree of freedo freedom m) partikel keras atau asperity tersebut.
Seba Sebaga gaii cont contoh oh part partik ikel el pasi pasirr sili silica ca akan akan meng mengha hasi silk lkan an keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatu permukaan permukaan seperti seperti pada kertas kertas amplas, amplas, dibanding dibandingkan kan bil bila a pertikel tersebut berada di dalam sistem slury. Pada kasus pert pertam ama, a, part partik ikel el ters terseb ebut ut kemu kemung ngki kina nan n akan akan tert tertar arik ik sepan epanjjang ang per permukaan aan dan akh akhirnya rnya menga engaki kibt btak akan an peng pengoy oyak akan an.. Sem Sementa entara ra pada pada kasu kasus s tera terakh khir ir,, part partik ikel el tersebut mungkin hanya berputar (rolling (rolling)) tanpa efek abrasi. Fakto Faktorr yang yang berper berperan an dalam dalam kaitan kaitannya nya dengan dengan ketaha ketahanan nan material terhadap abrasive wear antara wear antara lain: Material hardness 1. 2. Kondis Kondisii strukt struktur ur mikro mikro 3. Ukur Ukuran an abra abrasi sif f 4. Bent Bentuk uk abra abrasi sif f Bentuk Bentuk kerusakan kerusakan permukaan permukaan akibat akibat abrasive abrasive wear , antara antara lain : 1. Scra Scratc tchi hing ng Scoring 2. 3. Gouging
Gambar 3 keausan metode abrasive
3. Keausan Lelah (Fatigue (Fatigue wear ) Merupakan mekanisme yang realtif berbeda dibandingkan dengan dua mekanisme sebelumnya, yaitu dalam hal interaksi permukaan. Baik keausan adhesive maupu abrasif melibatkan
hany hanya a satu satu inter nterak aksi si,, sem sement entara ara pada ada keaus eausan an fat fatik dibutuhkan interaksi multi. Keau Keausa san n ini ini terj terjad adii akib akibat at inte intera raks ksii perm permuk ukaa aan n dima dimana na permukaan yang mengalami beban berulang akan mengarah pada pada pemb pemben entu tuka kan n reta retakk-re reta tak k mikr mikro. o. Reta Retakk-re reta tak k mikr mikro o tersebut pada akhirnya menyatu dan menghasilkan pengelupasan material. Tingkat keausan sangat bergantung pada tingkat pembebanan. Gambar 4 memberikan skematis mekanisme keausan lelah :
Gambar 4 mekanisme keausan lelah
4. Keausan Keausan Oksidasi/Ko Oksidasi/Korosif rosif (Corrosive wear ) Pros Proses es keru kerusa saka kan n dimu dimula laii deng dengan an adan adanya ya peru peruba baha han n kimiawi material di permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan dengan lingkunga lingkungan n ini menghasi menghasilkan lkan pembentu pembentukan kan lapisan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. induk. Sebaga Sebagaii konsek konsekuen uensi sinya nya,, mater material ial akan akan mengar mengarah ah kepada perpatahan interface antara lapisan permukaan dan
material induk dan akhirnya seluruh lapisan permukaan itu akan tercabut.
Gambar 5 mekanisme keausan oksidative
5. Keau Keausa san n Erosi Erosi (Erosion (Erosion wear ) Pros Proses es eros erosii dise diseba babk bkan an oleh oleh gas dan dan cair cairan an yang yang membaw membawa a parti partikel kel padata padatan n yang yang memb membent entur ur permuk permukaan aan mater ateriial. al. Jika Jika su sudu dutt ben bentur turann annya keci kecill, keau keaus san yang ang diha dihasi silk lkan an anal analog og deng dengan an abra abrasi sive ve.. Nam Namun, un, jika jika su sudu dutt o bent bentur uran anny nya a memb memben entu tuk k su sudu dutt gaya gaya norm normal al (90 (90 ), maka aka keausan yang terjadi akan mengakibatkan brittle failure pada permukaannya, skematis pengujiannya seperti terlihat pada gambar di bawah ini :
III. Metodolo Metodologi gi Penelitian Penelitian III. III.1. 1. Baha ahan dan dan Ala Alat 1. 2.
Ogos Ogoshi hi wear wear test testin ing g machi achine ne Cali Calipe perr dan dan/a /ata tau u micr microm omet eter er Pemasang-pembuka Pemasang-pembuka gir (tracker ) 3. 4. Mikroskop pengukur (Measuring (Measuring microscope) 5. Sampel uji keausan (baja, besi tuang, paduan tembaga dan paduan alumunium)
III.2.
Flow Chart Prosedur Chart Prosedur Pengujian
tidak ya Siapkan Ukur lebar lAtur ebar sampel cs elah dan (b), perlengkapan sk etsa Ukur Tekan Te Pasang Pasa Bersihkan tebal tSentuhkan Lepas Lepa ebal kan Atur Material ng pasangan skala tombol (B) selasai parameter paramete sampel s ampel cincin benda lubang sampel lain switch ssketsa witch bila b pada pemutar gir ila rujijejak dengan beban intip pengujian mesin sampel dari pada pada revolving revo telah on benda posisi holder dengan lving skala mati disc d nol 4,5 isc setting membahayakan variasi gir
Daftar Pustaka 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Sriati Sriati Djapr Djaprie, ie, Metalurgi Metalurgi Mekanik Mekanik , edis edisii keti ketiga ga,, jili jilid d 1, Erlangga, 1993. Davis,H.E,Troxell,G.E,Hauck, GFW. ”The Testing of Engineering Materials”. 1982. Diktat Diktat Teori Dasar Dasar Parktikum Parktikum Karakter Karakterisas isasii Material Material 1 Buku uku Padu Paduan an Ker Kerja Mahas ahasiiswa swa Prak Prakti tiku kum m Karak araktteri erisasi asi Material 1 Louis Louis Cart, ”Non ”Non Destru Destructive ctive Testin Testing”, g”, ASM, ASM, 1995. Metal Handboo Handbook k Ninth Edition Edition,, Volume 8, Mechanica Mechanicall Testing, Testing, ASM,1985. Catatan Catatan Perkuli Perkuliahan ahan Penguj Pengujian ian Material Material.. Callister,William Callister,William D., D., 1940-Materials 1940-Materials science and engineering : an Introduction / William D. Callister, Callister, Jr.—7th ed
