LAPORAN PRAKTIKUM UJI KEKERASAN BAHAN
Di susun oleh Nama
: RODI HARIANSYAH
Nim
: 4201617020
Kelas/jurusan Kelas/jurusan
: 4A/D4 MKE
Mata kuliah
:PENGUJIAN KEKERASAN BAHAN
Dosen
:DWI HANDOKO, ST.,M.Eng
POLITEKNIK NEGERI PONTIANAK TAHUN AJARAN 2018/2019
LAPORAN PRAKTIKUM PENGUJIAN KEKERASAN
A. Tujuan
Setelah mendengarkan penjelasan teori dari dosen mahasiswa dapat melakukan pratek pengujian kekerasan sesuai langkah-langkah seperti seperti yang telah di jelaskan dosen, mahasiswa di harapkan dapat : a. Melakukan percobaan kekerasan bahan b. menetahui nilai kekerasan material yang dalam praktikum ini digunakan material baja, kuningan, dan VCN (ST 37). c. Menentukan kekerasan material berdasarkan metode :
Brinell ( bola karbida )
Rockwell ( baja karbida berbentuk kerucut )
Vikers ( intan )
B. Alat dan Bahan
a. Alat penguji Rockwell b. Alat penguji brinel hardness c. Vickers d. Bola baja ukuran 5-20mm e. Senter f. Microskop g. Kuningan h. Alumunium i.
St37
j.
Bekas plat yang sudah dilas
k. Jangka sorong l.
Kertas dan alat tulis
m. Stopwatch/jam n. Amplas halus
C. K3 ( Keselamatan dan kesehatan Kerja )
a. Kaca mata b. Sepatu septy c. Sarung tangan d. Pakaian laboratorium
D. Teori Dasar
a. Pengujian Kekerasan Kekerasan
(Hardness)
adalah
salah
satu
sifat
mekanik
( Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan ( frictional force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali kebentuk asal artinya material tersebut tidak dapat kembali ke bentuknya semula. Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Pada umumnya, kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi dan merupakan ukuran ketahanan logam terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen (Dieter, 1987). Untuk para insinyur perancang, kekerasan sering diartikan sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari suatu logam. Terdapat tiga jenis ukuran kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengujian, yaitu: (1) Kekerasan goresan (scratch hardness); (2) Kekerasan lekukan (indentation hardness);
(3) Kekerasan pantulan (rebound). 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, dan sebagainya.
b.
Uji Kekerasan Brinell
Metode uji kekerasan yang diajukan oleh J.A. Brinell pada tahun 1900 ini merupakan uji kekerasan lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun pembakuannya (Dieter, 1987). 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 di tentukan dari persamaan berikut :
dengan: P = beban yang digunakan (kg) D = diameter bola baja (mm) d = diameter lekukan (mm) c.
Uji Kekerasan Brinell Palu Poldy
Metode pengujian kekerasan ini dibuat untuk pemakaian praktis dilapangan atau industri. Dengan metode pengujian ini benda kerja yang hendak diuji kekerasannya tidak perlu dipotong atau dibawa ke laboratorium, karena peralatan pengujian ini dapat dibawa keluar dari
laboratorium. Dengan demikian untuk benda kerja berukuran besar yang tidak mungkin dibawa ke dalam laboratorium dapat diuji kekerasannya dengan metode ini. Pada pengujian kekerasan brinell palu poldy digunakan benda uji standar yang telah diketahui harga kekerasannya sebagai referensi. Maka berdasarkan persamaan (1) kekerasan benda uji standar adalah :
HB1 : kg/mm2 ()(− √ + ) dan kekerasan benda kerja yang hendak diukur kekerasannya adalah:
HB2 : kg/mm2 ()(− √ + ) dengan: D = diameter indentor = 10 mm d1 = diameter indentasi pada benda uji standar (mm) d2 = diameter indentasi pada benda kerja (mm) HB1 = kekerasan benda uji standar yang sudah diketahui (kg/mm2) HB2 = kekerasan benda kerja yang hendak diukur (kg/mm2) P = Gaya pemukulan (kg) d. Uji Kekerasan Vickers
Uji kekerasan vickers menggunakan indentor piramida intan yang pada dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besar sudut antar permukaan permukaan piramida yang saling berhadapan adalah 1360. Nilai ini dipilih karena mendekati sebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan brinell (Dieter, 1987). Angka kekerasan vickers didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung
dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. VHN dapat ditentukan dari persamaan berikut:
2 sin( /2 ) ( 1,854 ) = VHN= 2 2 dengan: P = beban yang digunakan (kg) d = panjang diagonal rata-rata (mm)
= sudut antara permukaan intan yang berhadapan = 136 0 Karena jejak yang dibuat dengan penekan piramida serupa secara geometris dan tidak terdapat persoalan mengenai ukurannya, maka VHN tidak tergantung kepada beban. Pada umumnya hal ini dipenuhi, kecuali pada beban yang sangat ringan. Beban yang biasanya digunakan pada uji Vickers berkisar antara 1 hingga 120 kg. tergantung pada kekerasan logam yang akan diuji. Hal-hal yang menghalangi keuntungan pemakaian metode vickers adalah: a. Uji ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian ini sangat lamban, b. Memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hati, dan c. Terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal.
e. 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 (Davis, Troxell, dan Wiskocil, 1955). 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.
Tabel 1. Skala kekerasan Rockwell dan huruf awalannya (Davis, Troxell, dan Wiskocil, 1955)
Simbol skala dan huruf awalan
Indentor
B C
Kelompok 1: Bola baja 1/16 – inchi brale
100 150
100 150
A D E F G H K
Kelompok 2: Brale Brale Bola baja 1/8 – inchi Bola baja 1/16 – inchi Bola baja 1/16 – inchi Bola baja 1/8 – inchi Bola baja 1/8 – inchi
60 100 100 60 150 60 150
Hitam Hitam Merah Merah Merah Merah Merah
L M P R S V
Kelompok 3: Bola baja 1/4 – inchi Bola baja 1/4 -inchi Bola baja 1/4 – inchi Bola baja 1/2 – inchi Bola baja 1/2 – inchi Bola baja 1/2 – inchi
60 100 150 60 100 150
Merah Merah Merah Merah Merah Merah
Beban
Warna dial
penekanan (kg)
E. Langkah Kerja
a. Percobaan Dengan Metode Brinell hardness
Pasang penetrator ukuran 5 mm, pada dudukan penetrator
Letakan benda kerja St 37, alumunium, kuningan, besi yang di las.
Putar benda kerja sehingga bersentuhan dengan benda kerja.
Pasang bandul 500 kgf
Tutup katup hidrolik, gerakan tuas hingga jaru manometer bergerak sesuai beban, tahan dan hitung waktunya.
Kendorkan katup hidrolik hingga jaruum ke nol.
Lepaskan tuas katup
Turunkan handel keluarkan keluarkan benda kerja
Gunakan kaca pembesar, dan senter.
b. Percobaan Dengan Metode Rockwell
Gunakan penctraktor lunak 1/16 bola baja
Cocokkan apa yang diminta
Beban mayor dan beban minor
Kriteria sesuai dengan material
Rockwell b, beban 100
Putar sampai menyentuh, sampai titik merah
Putar diesel sampai nol
Hitung waktung telah di tentukan
Turunkan kembali tuas
Catat hasil yang tertera pada angka manometer
c. Percobaan Dengan Metode Vikers
Hidupkan tombol power di belakang
Pasang penetrator berbentuk pyramid (intan)
Tekan tombol panah searah jarum jam pada LCD, sehingga penetrator tepat di atas benda kerja.
Putar handel sehingga benda kerja bersentuhan dengan penetrator.
Tekan tombol star pada LCD hingga terdengar suara alaram
Putar handel hingga benda kerja turun
Tekan tombol berlawanan arah jarum jam hingga microscop di atas benda kerja.
Periksa dengan lop, gerakan handel sehingga terdapat bayangan dari benda kerja.
Putar spuyer kanan hinggga garis bertemu pada satu sisi
Putar spuyer kiri hingga garis berada di ujung bayangan
Tekan tombol ziro pada LCD
Hingga ada nilai nol 0, putar spuyer kanan hingga ke ujung kanan bayangan
Cacat nilai nya.
F. Data
Uji bahan Nama alat penguji dan nama bahan
Waktu (s)
Beban (F)
Hasil
Best metal
10 dt
100 kgf
30 mm
Kampuh las
10 dt
100 kgf
1 mm
HAZ
20 dt
100 kgf
33 mm
St 37
10 dt
100 kgf
45 mm
Kuningan
10 dt
100 kgf
34 mm
Alumunium
10 dt
100 kgf
46 mm
St 37
20 dt
500 kgf
21 x 0,05 = 1,05 mm
Kuningan
20 dt
500 kgf
23 x 0,05 = 1,15 mm
Alumunium
20 dt
500 kgf
20 x 0,05 = 1 mm
yang di uji
Rockwell hardness
Rockwell hardness
Brainell hardness
Viker hardness
hasil Diagonal 1= 663,70 mm 998,85 mm
St 37
alarm
= 26,8mm Diagonal 2= 642,73 mm 993, 10 mm = 27,7mm
Diagonal 1 = 997,34 mm 410,31 mm Kuningan
= 37,4 mm alarm
Diagonal 2 = 589,74 mm 395,42 mm 76,4 mm Diagonal 1 = 612,07 mm 332,01 mm = 83,1mm
Alumunium
alarm
Diagonal 2 = 659, 52 mm 378,23 mm = 74,5mm
G. Analisa
1. Apa fungsi dari pengujian kekerasan bahan ? 2. Sebutkan perbedaan hasil pengujian pengelasan dengan yang tidak di las ? 3. Apa perbedaan dari pengujian dengan metode Brinel, Rockwell, dan Vickers ?
Jawaban
1. Pengujian kekerasan adalah pengujian yang paling efektif untuk menguji kekerasan dari suatu material karena dengan pegujian ini kita dapat dengan mudah mengetahui gambaran sifat mekanis suatu bahan, meskipun pengukuran hanya kita lakukan pada satu titik namun nilai kekerasan di suatu titik tersebut sangat valid untuk mewakili kekuatan keseluruhan sifat suatu material tersebut, dengan pengujian juga kita lebih mudah menggolongkan suatu material tersebut apakah getas atau ulet. 2. Hasil perbedaan hasil pengujian dapat kita baca melalui table berikut. Nama alat penguji dan Waktu (s)
Beban (F)
Hasil
Best metal
10 dt
100 kgf
30 mm
Kampuh las
10 dt
100 kgf
1 mm
HAZ
20 dt
100 kgf
33 mm
St 37
10 dt
100 kgf
45 mm
Kuningan
10 dt
100 kgf
34 mm
Alumunium
10 dt
100 kgf
46 mm
nama bahan yang di uji
Rockwell hardness
Rockwell hardness
Perbedaannya cukup jelas kita ambil data dari st 37, di mana bahwa besi yang terkena las lebih keras di banding kan besi murni, karena besi tersebut terkena tekanan panas yang tinggi hingga menyebabkan susunan partikel atom didalam besi tersebut menjadi lebih padat sehingga lebih keras di tambah dengan proses pendinginan udara terbuka. 3. Perbedaan dari pengujian ketiga tersebut adalah Brinell : Tidak dapat digunakan untuk menguji material yang tipis dan kecil Butuh ketelitian saat mengukur diameter lekukan hasil indentasi Namun kelebihan nya adalah, sangat bagus jika digunakan untuk menguji material yang bersifat heterogen Vikers : Skala kekerasan yang continue untuk rentang yang luas, dari yang sangat lunak dengan nilai 5 maupun yang sangat keras dengan nilai 1500 karena indentor intan yang sangat keras Di anjurkan untuk pengujian material yang sudah dip roses case hardening, dan proses pelapisan dengan logam lain yang lebih keras dapat dilakukan dengan benda dengan ketipissan 0,006 inch. Namun kelemahan nya membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menentukan nilai kekerasan sehingga jarang dipakai untuk kebutuhan rutin. Rokwell : Kelebihannya adalah, dapat digunakan untuk bahan yang sangat keras, dapat digunakan untuk batu gerinda sampai plastic, cocok untuk semua material keras dan lunak. Kekurangannya adalah: tingkat ketelitian rendah, tidak stabil jika terkena goncangan,penekanana bebanya tidak praktis,
H. Simpulan
Dalam
dunia
permesinan
sangat
penting
jika
kita
mengetahui dan menentukan sifat kekerasan suatu material untuk
kita jadikan suatu alat, setelah melakukan pengujian dari 3 cara dapat kita simpulkan bahwa ketiag cara tersebut masing-masing memiliki kekurangan dan kelebihan, jika kita ingin menguji suatu material dengan cepat atau praktis kita dapat melakukan pengujian dengan metode Rockwell, namun jika kita ingin menentukan kekuatan material yang tipis kita dapat menggunakan metode vikers, jadi ketiga metode tersebut sangat di perlukan tergantung
metode dan dan jenis bahan apa yang kita gunakan.
Gambar bandul Rockwell
Gambar penetrator bola baja ukuran 1/16
gambar manometer Rockwell
penetrator brinell
gambar tuas rockwell
brinell
