Laporan Praktikum Pengujian Mekanik Pengujian Kekerasan (Hardness Test)

LATAR BELAKANG

Pengujian kekerasan merupakan pengujian yang relatif mudah dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik suatu material. Sifat mekanik ini sangaterat kaitanya dengan performa dari suatu material, jika sifat mekanik tersebut bagus maka performa dari suatu material bagus pula.

Uji keras dapat digunakan sebagai metode untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas dan perlakuan dingin terhadap material. Material yang telah mengalami Cold Working, Hot Working, dan Heat Treatment, dapat diketahui perubahan kekuatan, dengan mengukur kekerasan permukaan suatu material. Sehingga dengan uji keras, kita dapat dengan mudah melakukan quality control terhadap suatu material.

TUJUAN PRAKTIKUM

Mengetahui macam-macam metode pengujian keras serta aplikasinya

Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode-metode pengujian kekerasan

TEORI DASAR

Konsep umum tentang kekerasan sebagai penentu kualitas suatu bahan mempunyai kaitan erat dengan kekakuan dan kekompakan permukaan suatu meterial. Ada banyak metode yang dikembangkan dalam menentukan harga kekerasan ini. Sehingga arti fisik dari kekerasan tidak mudah dipahami bersama. Pengertian tentang kekerasan ini bergantung pada pengalaman dan profesi setiap orang. Metode umum pengujian kekerasan ada tiga jenis yaitu ; Scracht, Indentor dan Dynamic.

Konsep yang dipakai pada pengujian ini adalah metode indenter, yaitu pengujian kekerasan dengan menggunakan Indentor, pengujian pada percoibaan ini dibagi tiga jenis; Brinell, Vicker dan Rockwell.

Brinell Hardness

Pengujian kekerasan Brinell menggunakan bola baja dengan diameter 10 mm dan beban 3000 Kg. sesuai dengan ASTM E 10. Beban diberikan kepada spesimen selama 30 detik kemudian diameter jejak yang ditinggalkan diukur dan dihitung dengan persamaan BHN (Brinell Hardness Number). Prinsip perhitungan adalah dengan menghitung beban dibagi dengan luas daerah yang ditinggalkan.

Rockwell Hardness

Metode pengujian kekerasan yang palng banyak dipakai adalah metode Rockwell. Terdapat dua macam pembebanan yaitu mayor dan minor. Beban minor diberikan sebesar 10 Kg dan beban mayor besarnya bervariasi antara 60, 100 dan 150 Kg. Beban Minor berfungsi untuk meminimalisasi pengaruh bentuk permukaan dan sebagai setting awal untuk posisi beban mayor. Indentor yang digunakan juga bervariasi. Pengujian ini distandarkan pada ASTM E 18.

Vickers Hardness

Pengujian kekerasan ini menggunakan Indentor berupa Pyramid Intan yang membentuk sudut 136⁰ (ASTM E 92). Masa indentor bervariasi antara 1 – 120 Kg. uji keras Vicker diterima secara luas untuk keperluan riset karena mempunyai rentang yang luas. Sehingga dapat digunakan pada material yang keras dan lunak sekaligus. Perhitungan menggunakan persamaan VHN dengan prinsip pengukuran sama dengan Brinell hanya saja luas yang dihitung berbeda persamaannya.

DATA PENGAMATAN

 

ANALISIS

Pada praktikum ini pengujian kekerasan dilakukan dengan metode brinell, vickers, dan rockwell. Pengujian kekerasan dilakukan pada spesimen yang berbeda dengan beberapa titik pada permukaannya. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon medium, aluminium, dan baja karbon heat treatment. Sebelum pengujian dengan metode Brinell dan Vickers, maka spesimen materialnya harus dalam keadaan bersih dari korosi, kering dari cairan, dan memiliki permukaan yang rata. Apabila spesimen tidak dalam kondisi demikian, maka hasil kekerasan yang didapat tidak valid karena kondisi tersebut dapat mempengaruhi harga kekerasan. Untuk itu, kita harus melakukan persiapan permukaan material (surface preparation). Permukaan yang tidak rata dapat digerinda, permukaan yang terkorosi dengan diampelas dan permukaan basah dengan dikeringkan. Pada metode Rockwell tidak perlu preparasi karena ada beban minor sebelum pembebanan mayor yang berfungsi sebagai surface preparation. Spesimen yang digunakan tidak boleh terlalu lunak agar tidak terjadi aliran material. Tidak juga terlalu lebih keras daripada indentornya, karena dapat merusak indentor. Beban yang akan diberikan terhadap material yang akan diuji disesuaikan.  Saat akan ditekan harus sangat diperhatikan ketegaklurusan indentor terhadap material. Hal ini perlu untuk mendapatkan hasil indentasi yang valid.

Saat pengujian keras, jarak antara indentasi yang diberikan terhadap material harus diperhatikan. Hal ini sangat perlu mengingat setelah diuji keras maka material di daerah indentasi akan mengalami deformasi plastis dan strain hardening. apabila terlalu dekat, harga kekerasan yang didapat telah dipengaruhi oleh fenomena ini. Jarak minimal antara dua indentasi adalah 3 – 5 kali dari diameter indentasi. Tebal spesimen pun minimal 10 kali dari kedalaman pengindentasian agar yang diuji adalah benar-benar kekerasan permukaan material tersebut. Pembebanan diberikan selang waktu sebelum gaya pembebanannya dihilangkan dari spesimen agar didapat harga yang valid. Karena material saat diberi penekanan membutuhkan waktu untuk berdeformasi elastis secara sebagian.

Masing-masing metode memiliki kelebihan dan kekurangan dalam pengukuran kekerasan  suatu permukaan material. Keuntungan metode Brinell adalah bila ada sedikit scratch tidak akan terlalu mempengaruhi hasil pengujian karena permukaan indentasinya yang luas. Namun metode ini memiliki kelemahan yaitu spesimen uji tidak boleh terlalu lunak ,terlalu keras ataupun terlalu tipis. Karena apabila terlalu lunak dan tipis penekanan akan sampai kebawah permukaan spesimen dan bukan lagi mengukur  kekerasan di permukaan.  Selain itu tidak dapat mengukur kekuatan tiap fasa karena luas indentasi yang luas dan preparasi juga pengolahan yang lama. Begitu pula pada metode Vickers, pengolahan data dan pengukuran yang sulit dan lama mengakibatkan kesalahan pengukuran kekerasan akan semakin besar terjadi. Pada metode ini, terdapatnya dua buah diagonal hasil penusukan indentor piramida intan pada permukaan spesimen dengan harga yang berbeda. Harga diagonal yang dipakai saat perhitungan adalah rata-rata dari nilai kedua diagonal. Dibutuhkan ketelitian untuk mengukurnya menggunakan mikroskop optik Untuk memperoleh harga kekerasan dari kedua metode ini diperlukan perhitungan dari rumus yag sudah ada.

Metode rockwell adalah yang paling baik secara teknik dalam pengukuran kekerasan. Hal ini disebabkan adanya beban minor dan mayor pada penekanan dan nilai kekerasan yang bisa langsung terbaca. Selain itu ada klasifikasi untuk macam-macam spesimen logam.. Sehingga kita tidak perlu melakukan preparasi. Harga kekerasan langsung didapat saat pengujian tersebut. Dengan demikian tidak dibutuhkan perhitungan dan pengerjaannya bisa lebih cepat bila dibandingkan dengan kedua metode di atas.

Dari data yang didapat baja heat treatment memiliki kekerasan yang paling tinggi diantara ketiga spesimen tersebut. Hal ini terjadi karena baja heat treatment memiliki struktur BCT, dimana struktur ini memiliki kekerasan yang paling tinggi material. Baja karbon sedang memiliki struktur BCC, sedangkan aluminium memiliki struktur FCC sehingga baja kerbon sedang memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari aluminium.

Harga kekerasan rockwell yang didapat tidak sesuai dengan urutan kekerasan material yang diuji menurut Brinell dan Vickers. Sedangkan setelah dikonversi harga kekerasan yang didapat sesuai dengan urutan kekerasan ketiga material tersebut.

Share on :

Tweet