UJI KEKERASAN MATERIAL DENGAN METODE ROCKWELL Imroatus Sholikhah (0!"!!#$!00#% Jurusan Teknobiomedik Teknobiomedik , Fakultas Sains dan Teknologi, Teknologi, Universitas Airlangga
A&strak
Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Eksperimen pengujian kekerasan material dengan metode rockwell bertujuan untuk menguji ketahanan material yang bersifat ductile atau brinnel. Dalam pengujian digunakan tiga bahan yakni aluminium kuningan dan besi dan alat !ockwell tester "H#$$. Dengan menggunakan identer diamond cone untuk membandin memba ndingkan gkan kunin kuningan gan dan alum aluminium inium dan identer ball untu untukk memba membandin ndingkan gkan alum al umin iniu ium m da dan n be besi si.. %e %etel telah ah di dila laku kuka kan n pe peng nguj ujia ian n kek kekera erasa san n de deng ngan an me menc ncar arii kedalaman penetrasi identer (h &'h$ ) ) didapatkan hasil sebagai berikut "H kuningan #$#*#$ "H aluminium *##**#*+# "H, luminium &*&-#&*# "H, besi &-#&-&#. Kata ku'i ) hardness, mechanical properties, rockwell, penetrasi. A* +END +ENDA, A,UL ULUA UAN N Pada Pada umum umumny nya, a, keke kekera rasan san meny menyata ataka kan n keta ketaha hana nan n terh terhad adap ap deo deorm rmasi asi dan dan
meru merupa paka kan n ukur ukuran an keta ketaha hana nan n loga logam m terha terhada dap p deo deorma rmasi si plast plastik ik atau atau deo deorm rmasi asi permanen !"ieter, #$%&'. (ekerasan !)ardness' adalah salah satu siat mekanik !*acha !*achanica nicall proper propertie ties' s' dari dari suatu suatu materia material. l. Untuk Untuk para para engine engineer er kekera kekerasan san sering sering diartikan sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas khusu yang menun+ukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari suatu logam. Terdapat tiga +enis ukuran kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengu+ian, yaitu yaitu !#' kekera kekerasan san goresan goresan !scratc !scratch h hardne hardness' ss' !-' kekeras kekerasan an lekuka lekukan n !ident !identati ation on hardness' !' kekerasan pantulan !rebound'. Untuk logam, hanya kekerasan lekukan yang yang banyak banyak menarik menarik perhat perhatian ian dalam dalam kaitann kaitannya ya dengan dengan bidang bidang rekaya rekayasa. sa. "idunia teknik tek nik,, umu umumny mnyaa pen pengu gu+ian +ian kek kekeras erasan an men menggu ggunak nakan an / mac macam am met metode ode pen pengu gu+ian +ian kekerasan, yakni 0 #. 1rinnel !)1 2 1)3' -. 4ockwell !)4 2 4)3' . 5ikers !)5 2 5)3' /. *icro )ardness !knoop ! knoop hardness' hardness ' "engan mempertimpbangkan pemilihan skala !metode pengu+ian' yang tergantung pada 0 a. Permukaan material b. Jenis dan dimensi material c. Jenis data yang diinginkan
d. (etersedian alat u+i !* -ri''.l (,- / -,N% *etode u+i kekerasan yang dia+ukan oleh J.A. 1rinell pada tahun #$66 ini
merupakan u+i kekerasan lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun pembakuannya !"ieter, #$%&'. Pengu+ian kekerasan dengan metode 1rinnel bertu+uan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola ba+a !identor' yang ditekankan pada permukaan material u+i tersebut !spesimen'. 7dealnya, pengu+ian 1rinnel diperuntukan untuk material yang memiliki permukaan yang kasar dengan u+i berkisar 8669666 kg. 7dentor !bola ba+a' biasanya dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan (arbida Tungsten. Angka kekerasan brinnel !1)3' dinyatakan sebagai beban P dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikoskopik pan+ang diameter +e+ak. 1)3 dapat ditentukan dari persamaan 0
dengan 0 P : beban yang digunakan !kg' " : diameter bola ba+a !mm' " : diameter lekukan !mm'
"ari gambar # tambapal bahwa d:"sinϕ. "engan memasukkan harga ini ke dalam persamaan !#' akan dihasilkan bentuk persamaan kekerasan brinnel yang lain yaitu 0
Je+ak penenkanan yang relati besar pada u+i kekerasan brinell memberikan keuntungan dalam membagikan secara pukul rata ketidak seragaman lokal. Selain itu, u+i brinell tidak begitu dipengaruhi oleh goresan dan keasaran permukaan dibandingkan u+i kekerasan yang lain. "i sisi lain, +e+ak penekanan yang besar ukurannya, dapat menghalangi pemakaian u+i ini untuk benda u+i yang kecil atau tipis,
atau pada bagian yang kritis terhadap tegangan sehingga lekukan yang ter+adi dapat menyebabkan kegagalan !ailure'.
Gam&ar " +.'u1ia' -ri''.l
Gam&ar $ +.rumusa' u'tuk 2.'u1ia' -ri''.l
"* Rok3.ll (,R / R,N%
Pengu+ian rockwell mirip dengan pengu+ian brinell, yakni angka kekerasan yang diperoleh merupakan ungsi dera+at indentasi. 1eban dan indentor yang digunakan bervariasi tergantung pada kondisi pengu+ian. 1erbeda dengan pengu+ian brinell, indentor dan beban yang digunakan lebih kecil sehingga menghasilkan indentasi yang lebih kecil dan lebih halus. 1anyak digunakan di industri karena prosedurnya lebih cepat !"evis, Tro;ell dan
Gam&ar 4 +.'u1ia' Rok3.ll
Untuk mencari besarnya nilai kekerasan dengan menggunakan metode 4ockwell di+elaskan pada gambar 8, yaitu pada langkah # benda u+i ditekan oleh indentor dengan beban minor !*inor =oad F6' setelah itu ditekan dengan beban mayor !ma+or =oad F#' pada langkah -, dan pada langkah beban mayor diambil sehingga yang tersisa adalah
minor load dimana pada kondisi ini indentor ditahan seperti kondisi pada saat total load F yang terlihat pada gambar 8. 1esarnya minor load maupun ma+or load tergantung dari +elas material yang akan di u+i, +enis9+enisnya bisa dilihat pada tabel #.
Gam&ar 5 +ri'si2 K.r1a m.to6. 2.'ukura' k.k.rasa' Rok3.ll
"ibawah ini merupakan rumus yang digunakan untuk mencari besarnya kekerasan dengan metode 4ockwell. "imana 0 F6 F# F e >
: beban minor !*inor =oad'!kg' : beban mayor !*a+or =oad'!kg' : total beban !kg' : +arak antara kondisi # dan kondisi yang dibagi dengan 6,66- mm : +arak antara indentor saat diberi minor load dan ?ero reerence line yang untuk tiap +enis indentor berbeda9beda yang bisa dilihat pada tabel # )4 : besarnya nilai kekerasan dengan metode hardness Tabel dibawah ini merupakan skala yang dipakai dalam pengu+ian 4ockwell skala dan range u+i dalam skala 4ockwell.
$* 7ik.rs (,7 / 7,N% Pengu+ian kekerasan dengan metode vickers bertu+uan menentukan kekerasan suatu
material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk piramid seperti ditun+ukkan pada gambar @.
1eban yang dikenakan +uga +auh lebih kecil dibanding dengan pengu+ian rockwell dan brinel yaitu antara # sampai #666 gram. Angka kekerasan vickers !)5' dideinisikan sebagai hasil bagi !koeisien' dan bahan u+i !F' dengan luas permukaan bekas luka tekan !in+akan' dari indentor !diagonalnya' !A' yang dilakukan dengan sin!#@ᵒ2-'.
Gam&ar 8 +.'u1ia' 7ik.rs
Gam&ar # -.'tuk I6.'t.r 7ik.rs (Callist.r9 "00!%
4umus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vickers yaitu 0
"imana, )5 : Angka kekerasan vickers F : 1eban !kg' " : diagonal !mm' 4* Miro ,ar6'.ss (K'oo2 har6'.ss' *ikrohardness test sering disebut dengan knoop hardness testing merupakan pengu+ian yang cocok untuk pengu+ian material yang nilai kekerasannya rendah. (noop biasanya digunakan untuk mengukur material yang getas seperti keramik.
Gam&ar -.'tuk I'6.'tor K'oo2 (Callist.r 9 "00!%
"imana, )( : Angka kekerasan knoop F : 1eban !kg' 7 : Pan+ang dari indentor !mm' -* METODE +ENELITIAN
"alam percobaan ini sampel yang digunakan adalah bahan metal !logam' yakni kuningan, alumina, dan besi. 1ahan di letakkan pada alat u+i secara bergantian dan di u+i kekerasan menggunakan identor berupa diamond cone !T)A' untuk kuningan dan alumina kemudian dihitung nilai kekerasannya menggunakan persamaan
TH =100 −
( h 2−h 0 ) 0,02
dan indentor ball untuk alumina dan besi menggunakan persamaan TH =130 −
( h 2 −h 0 ) 0,02
secara bergantian yaitu pada langkah # benda u+i ditekan oleh indentor dengan beban minor ! Minor oad F6' setelah itu ditekan dengan beban mayor ! major oad F#' pada langkah -, dan pada langkah beban mayor diambil sehingga yang tersisa adalah minor load dimana pada kondisi ini indentor ditahan seperti kondisi pada saat total load F yang terlihat pada ambar.
C* ANALISA DATA 1erikut hasil pengukuran yang telah dilakukan 0 No * #. -. . #. -. . No * #. -. . #. -. .
I6.'tor
-.'6a
"iamond Bone
(uningan
"iamond Bone
Aluminium
I6.'tor
-.'6a
1all
Aluminium
1all
1esi
Titik
:!
T,
7 77 777 7 77 777
8%%,/ 8%%,/ 8%%,/ 8%%,/ 8%%,/ 8%%,/
86 8 86 8,8 ,8 &,8
Titik
:!
T,-
7 77 777 7 77 777
$%6,& $%6,& $%6,& $%6,& $%6,& $%6,&
- -/,8 -,8 -/,8 -/ -8
A'alisa Data ) !* I6.'tor Diamo'6 Cor. TH =100 −
( h 2−h 0 ) 0,02
h 2−h 0 =(100 − TH )( 0,02)
a. (uningan +.'ukura' !
+.'ukura' "
+.'ukura' $
h- C h6 : !#66 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#66 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#66 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#66 C 86' !6,6-' h- C h6 : !#66 C 8' !6,6-' h- C h6 : !#66 C 86' !6,6-' h- C h6 : # mm h- C h6 : 6,$/ mm h- C h6 : # mm b. Aluminium +.'ukura' !
h- C h6 : !#66 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#66 C 8,8' !6,6-' h- C h6 : #,-$ mm
+.'ukura' "
+.'ukura' $
h- C h6 : !#66 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#66 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#66 C ,8' !6,6-' h- C h6 : !#66 C &,8' !6,6-' h- C h6 :#, mm h- C h6 : #,-8 mm
"* I6.'tor -all TH =130 −
( h 2−h 0 ) 0,02
h 2−h 0 =(130 − TH )( 0,02 )
a. Aluminium +.'ukura' !
+.'ukura' "
+.'ukura' $
h- C h6 : !#6 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#6 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#6 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#6 C -' !6,6-' h- C h6 : !#6 C -/,8' !6,6-' h- C h6 : !#6 C -,8' !6,6-' h- C h6 : -,#/ mm h- C h6 : -,## mm h- C h6 : -,# mm b. 1esi +.'ukura' !
h- C h6 : !#6 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#6 C -/,8' !6,6-' h- C h6 : -,## mm
+.'ukura' "
h- C h6 : !#6 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#6 C -/' !6,6-' h- C h6 : -,#- mm
Sehingga didapatkan graik sebagai berikut 0 !* I6.'tor Diamo'6 Cor. a* (uningan
+.'ukura' $
h- C h6 : !#6 C T)' !6,6-' h- C h6 : !#6 C -8' !6,6-' h- C h6 : -,# mm
&* Alumi'ium
-. I6.'tor -all a* Aluminium
&* 1esi
D* ,ASIL DAN +EM-A,ASAN (ekerasan menyatakan ketahanan terhadap deormasi dan merupakan ukuran
ketahanan logam terhadap deormasi plastik atau deormasi permanen !"ieter, #$%&'. (ekerasan !)ardness' adalah salah satu siat mekanik !*achanical properties' dari suatu material. +a6a 2.'u1ia' m.'u'aka' rok3.ll &.rsi;at 6.strukti; kar.'a m.rusak &aha'9 6a' u1i skala makrosko2is kar.'a .;.k 2.ru&aha' u1i 6a2at 6ilihat 6.'a' la'su'*
Pengu+ian kekerasan dengan metode 4ockwell bertu+uan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola ba+a ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material u+i tersebut. Pada eksperimen ini digunakan tiga bahan yakni kuningan , aluminium dan besi dan menggunakan dua macam indentor, yakni diamond core dan ball. Perbedaan penggunaaan identor ini didasarkan pada material u+inya. Pada
eksperimen ini
kuningan dan aluminium akan dibandingan dengan diukur menggunakan identor
diamond core, sedangkan aluminium dan besi akan dibandingkan dengan diukur menggunakan identor ball. +.'u1ia' 'ilai k.k.rasa' u'tuk s.mua s2.sim.' 6ilakuka' 2a6a tia titik
ali6 2a6a 2.'u1ia' i'i . Perbedaan nilai
kekerasan untuk tiga titik dipengaruhi oleh perbedaan mikro struktur dari spesimen. 3ilai unload diambil dari perhitungan karena 2a6a u1i rok3.ll
Pada langkah # benda u+i ditekan oleh indentor dengan beban minor ! Minor oad F6' setelah itu ditekan dengan beban mayor ! major oad F#' pada langkah -, dan pada langkah beban mayor diambil sehingga yang tersisa adalah minor load dimana pada kondisi ini indentor ditahan seperti kondisi pada saat total load F. dan setelah di hitung menggunakan rumus h -9h6 : !#69T)' 6,6- dan menggunakan rumus h -9h6 : !#669T)' 6,6-. Nilai h"=h0 m.'u'1ukka' s.&.ra2a 6alam i6.'tor masuk k. 6alam &aha' u1i9 6a' 2.r.s.ra'
Sehingga didapatkan hasil nilai kekerasan sebagai berikut 0
I6.'t.r
Sam2.l T, (uningan 8# "iamond Bore Aluminium 8,8 Aluminium -,@ 1all 1esi -/,8 Dari hasil 6iatas t.rlihat &ah3a loam ku'i'a' m.miliki k.k.rasa' <'a 2ali' &.sar* Sedangkan &.si m.miliki ti'kat k.k.rasa' 2ali' k.il 6ari sam2.l
Secara isis semakin keras suatu material maka akan memiliki siat mekanik yang bagus dan tahan terhadap deormasi plastik maupun permanen. Tingkat kekerasan
berbanding terbalik dengan nilai minimum thickness. 3ilai minimum thickness terkecil menun+ukkan semakin baik kekerasan suatu benda.
E* KESIM+ULAN 3ilai minimum thickness menun+ukkan nilai kekerasan bahan. (uningan •
memiliki nilai minimum thickness terkecil, sehingga nilai kekerasannya paling baik. Sedangkan besi memiliki nilai minimum thickness terbesar sehingga •
berarti memiliki tingkat kekerasan terendah. (ekerasan suatu material dipengaruhi oleh kemurnian bahan !homogenitas'.
:* DA:TAR +USTAKA Saputra, )aris. -6#6. )ardness Testing. *aterial Teknik - nd session. http022www.alatu+i.com2article2detail22what9is9hardness9test9u+i9kekerasan9
D.5);%kFcneeA . "iakses pada tanggal 6# "esember pukul [email protected] <71 http022angghiesecundbloeg.blogspot.com2-6#-26@2praktikum9biomaterial9 teknobiomedik.html. "iakses pada tanggal 6# "esember pukul 6&.66 <71 http022web.unair.ac.id2admin2ile2E/##-/EU+i(ekerasan*aterialdengan*etode4ock well.pd . "iakses pada tanggal 6# "esember pukul 6&.68 <71 http022web.unair.ac.id2admin2ile2E/#6$%EpercobaanE*E6%#-####[email protected]
.
"iakses pada tanggal 6# "esember pukul 6&.#/ <71
LA+ORAN KEKUATAN MATERIAL UJI KEKERASAN MATERIAL DENGAN METODE ROCKWELL )ari 0 Selasa
Pelaksanaan Praktikum Tanggal 0 -8 3ovember -6#/
Jam ke0#9-
3A*A 37* (>=*P(
leh 0 0 7*4ATUS S)=7()A) 0 6%#-##B& 0 77
Dos.' +.m&im&i' ) Ja' A6<9 S*Si9 M*Si +RODI TEKNO-IOMEDIK ? DE+ARTEMEN :ISIKA :AKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNI7ERSITAS AIRLANGGA SURA-A@A "0!4
