A.Pengertian dan Jenis Uji 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.
{tocify} $title={Daftar Isi Artikel}
Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material tersebut tidak dapat kembali ke bentuknya semula.
Baca Juga : Pengertian dan Jenis Uji Impact
Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk
menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan)
Maksud Uji Kekerasan :
1.Mempelajari
sifat logam melalui uji kekerasan,
2.Mempelajari
sifat pengerjaan logam dengan uji kekerasan,
3.Mempelajari
mutu dan kualitas logam dengan uji kekerasan.
Berdasarkan
sifat pengujiannya, Hardness testing dibagi atas:
a. Pengujian merusak (distruktif)
Pengujian
ini dilakukan dengan memberikan baban pada specimen material, sehingga spesimen
akan rusak. Sehingga kita peroleh data berapa besar kekuatan logam,
karakteristik logam.
b. Pengujian tak merusak (non distruktif)
Pengujian
ini bersifat: (1) memprediksikan karakteristik logam dengan menganalisis
struktur logam melalui visualisasi, (2) untuk
mengetahui cacat logam.
Berdasarkan
cara pengujiannya, Hardness Testing dibagi atas:
a. Cara
Penekanan:
1.
Berdasarkan penekanan indentor ke benda uji, dengan beban statis.
2.
Penekanan sampai batas plastis.
3.
Akan terjadi bekas (lekukan) permanen pada benda uji.
4.
Logam mempunyai kekerasan semakin tinggi, maka bekas permanen akibat penekanan
semakin kecil.
b. Cara
Shore:
1.
Pengujian dinamis,
2.
Hammer dijatuhkan diri ketinggian dan berat tertentu ke benda uji,
3. Tinggi pantulan akan menunjukan kekerasan
bahan.
B. Langkah-Langkah Pengujian Kekerasan
Adapun
tahapan-tahapan pengujian sebagai berikut:
1. Pemotongan
Potong
sebagian kecil dari benda kerja dengan ketebalan yang cukup (5–8) mm sebagai sampel penguji.
2. Penggerindaan
Bentuk
permukaan hasil pemotongan menggunakan mesin gergaji tentu saja bergelombang.
Maka harus dilakukan penggerindaan menggunkan mesin gerinda tangan pada kedua
bagian permukaannya hingga mendapatkan permukaan yang rata dan sejajar sehingga
tebal benda kerja sesuai dengan kriteria untuk melakukan pengujian kekerasan
dengan alat uji kekerasan.
3. Pengamplasan
Pengamplasan dilakukan supaya permukaan benda kerja halus, rata dan sejajar. Tahapan proses pengamplasan dimulai menggunakan amplas kasar dan dilanjutkan menggunakan amplas halus.
Baca Juga : Pengujian fatik
Dalam proses ini menggunakan amplas water proof, alat bantu
lainya adalah kaca untuk landasan dan air sebagai pendingin.
4. Polishing
Agar
spesimen menghasilkan permukaan yang benar-benar halus perlu dipoles. Mesin
yang berputar dengan dasar piringan yang dilapisi bahan jenis kain serta dengan
pasta autosol diharapkan mampu membuat permukaan spesimen menjadi halus.
C.Pengujian Kekerasan Brinell
Pengujian
kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu
material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang
ditekankan pada permukaan material uji tersebut (spesimen). Idealnya, pengujian
Brinnel diperuntukan untuk material yang memiliki permukaan yang kasar dengan
uji kekuatan berkisar 500-3000 kgf. Identor dengan bentuk bola baja, biasanya
telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten.
Hal-hal
yang berpengaruh dalam pengujian kekerasan Brinell antara lain:
1. Indentor : Bola Baja, Dengan Diameter D
(Mm)
2. Penetrasi : Gaya Statis P (Kg)
3. Benda Kerja: Bersih Dan Rata
4. Bekas Lekuk: Tembereng Cekung, Dengan
Diameter Yang Terbentuk D (Mm)
5. Kekerasan : Hb Atau Bhn
Dari
data tersebut dapat dituliskan rumus uji kekerasan Brinnel yaitu:
Dimensi
beban dan indentor yang akan digunakan dalam pengujian kekerasan Branell antara
lain:
1. Bola baja tak boleh terdeformasi
2. Standart ukuran bola baja 10 mm,
penyimpangan ukuran diperboleh-kan 0,005 mm akibat beban tekan.
3. Ketebalan benda uji > 10 kali bekas
lekukan
4. Kekerasan benda HB > 400 lebih baik diuji Vickers
untuk
mencari beban yang sesuai, digunakan rumus berikut:
Dimana:
P
= Beban yang diberikan
C
= Konstanta bahan yang akan di uji ( jika bahannya base ferro maka konstantanya 30)
D
= Diameter indentor
Kelebihan metoda Brinell :
1. Sangat dianjurkan untuk material-material
atau bahan-bahan uji yang bersifat heterogen
Kekurangan metoda Brinell :
1.
Bola baja kurang keras
2.
Bekas injakan kadang terlalu besar
3.
Di sekitar lekukan terjadi kenaikan lekukan
4.
Butuh ketelitian saat mengukur diameter lekukan hasil indentasi
5. Pengujian bisa menyita waktu yang lama,
hingga mencapai 5 menit, belum termasuk persiapan dan perhitungannya.
D. Pengujian Kekrasan Rockwell
Uji
rockweel (prinsipnya sama dengan Brinell) didasarkan penekanan sebuah indentor
dengan gaya statis tertentu ke permukaan benda uji. Yang membedakan adalah
hasil pengukuran bukan luasan tembereng, tetapi kedalaman tusukan indentor.
Jenis kekerasan rockweel HR:
1. Rockweel Hardness Number A (HRA),
2. Rockweel Hardness Number B (HRB),
3. Rockweel Hardness Number C (HRC),
4.
Rockweel Hardness Number D (HRD),
Pengujian
rockwell menggunakan indentor bola baja diameter standar (diameter 10mm,
diameter 5mm, diameter 2.5mm, dan diameter 1mm) dan indentor kerucut intan.
Pengujian
ini menggunakan 2 beban, yaitu beban minor/minor load (F0) = 10 kgf dan beban
mayor/mayor load (F1) = 60kgf sampai dengan 150kgf tergantung material yang
akan di uji dan tergantung menu rockwell yang dipilih (ada HRC, HRB, HRG, HRD,
dll (maaf saya lupa ada tipe pengujian rockwell apa saja, mohon bantuannya bagi
yang sudah tau bisa di share di comment)).
Baca Juga : UJI KEKERASAN KNOOP ( MIKRO )
yang pasti, untuk menguji material yang kekerasannya sama sekali belum diketahui kita harus menggunakan rockwell HRC. HRC menggunakan indentor kerucut intan dan beban 150kgf. ini dimaksudkan untuk mencegah rusaknya indentor karena kalah keras dibandingkan material yang di uji. seperti yang kita tahu bahwa intan adalah logam paling keras saat ini.
Rockweel Hardness Number A, C, dan D, digunakan untuk benda uji baja sepuh atau logam keras lainnya. HRA, HRC, HRD ditentukan dengan menggunakan indentor kerucut intan (brale) dengan < 1200 dibagian ujung radius 0,2 mm.
beban minor sebesar 10kgf diberikan dengan tujuan untuk menyamaratakan semua permukaan benda uji. dengan adanya sedikit penekanan tersebut membuat material yang akan di uji tidak perlu di persiapkan sehalus dan semengkilap mungkin, cukup bersih dan tidak berkarat. perbedaan kedalaman hasil indentasi berdampak pada tingkat kekerasan material. semakin dalam indentasi semakin lunak material yang kita uji.
Untuk
menentukan HRB, pengujian menggunakan indentor bola baja sepuh dengan diameter
1/16”, dipakai untuk menentukan kekerasan baja-baja tak disepuh.
Catatan:
Pengukuran bekas lekukan adalah kedalaman tusukan.
Pembebanan dengan beban awal dan beban utama
Kedalaman tusukan menggambarkan kekerasan logam
Cara pengujian rockweel
1.Pembebanan
awal (minor) 10 kg, kedalaman tusukan h1( mm)
3. Pembebanan utama dilepas, kedalaman
tusukan h3 (mm)
Rumus kekerasan rockweel (hr)
HR = (K – ( h3 - h1 ))/C
K
= Suatu konstanta
K
= 0,26 untuk penetrator bola baja
= 0,20 penetrator kerucut intan
C
= harga penunjukan skala indikator 0,002
Tabel beban penetrator
Mesin uji rockwell
Ada dua type mesin
Rockweel:
1.
Reguler Rockweel hardness tester, dengan beban minor 10 kg, beban mayor (utama)
60 kg, 100 kg, 150 kg.
2.
Superficial Rockweel hardness tester, beban minor 3 kg, dan beban mayor 15 kg,
30 kg, 45 kg
Kedua
type ini mempunyai konstruksi hampir sama.
Keuntungan pengujian kekrasan Rockweel:
1. Bekas tusukan dan beban lebih kecil,
2. Pembacaan harga kekerasan lebih cepat,
3. Dapat digunakan pengujian logam keras.
Kerugian pengujian kekrasan Rockweel:
1. Penunjukan harga kekerasan kurang akurat,
adanya sedikit kotoran diantara penetrator dan benda uji.
2. Perlu perkiraan kekerasan bahan dahulu, untuk memilih penetrator yang akan digunakan supaya tepat.
Baca Juga : Pengujian Impak (Impact Test)
E.Pengujian Kekerasan Vickers
Uji
vickers dikembangkan di Inggris sekitar tahun 1925. Dikenal juga sebagai
Diamond Pyramid Hardness test (DPH). uji kekerasan vickers menggunakan indentor
piramida intan, besar sudut antar permukaan piramida intan yang saling
berhadapan adalah 136 derajat .
Ada
dua rentang kekuatan yang berbeda, yaitu micro (10g – 1000g) dan macro (1kg –
100kg).
Cara atau metoda pengujian Vickers
A.
persiapkan alat dan bahan pengujian
1.
mesin uji kekerasan Vickers (Vickers Hardness Test)
2.
indentor piramida intan (diamond pyramid)
3.
benda uji yang sudah di gerinda
4.
amplas halus
5.
stop watch
6.
mikroskop pengukur (biasanya satu set dengan alatnya)
B.
indentor di tekankan ke benda uji/material dengan gaya tertentu (rentang micro 10g –1000g dan rentang
micro 1kg – 100kg)
C.
tunggu hingga 10 – 20 detik (biasanya 15 detik)
D.
bebaskan gaya dan lepaskan indentor dari benda uji
E.
ukur 2 diagonal lekukan persegi (belah ketupat) yang terjadi menggunakan mikroskop
pengukur. (ukur dengan teliti dan cari rata-ratanya)
F.
masukkan data-data tersebut ke rumus
Rumus penghitungan pengujian metoda Brinell:
Dimana
: VHN = Vickers Hardness Number
P
= Beban tekan
D
= Panjang diagonal bekas injakan.
Ө =sudut puncak indentor (136^0)
MESIN UJI KEKERASAN VICKERS
Komponen utama mesin uji vickers :
1. Starting handel, untuk strat penekanan.
2. Indentor, untuk menusuk benda uji.
3. Mikroskope untuk melihat titik sasaran uji
4. Stage, tempat benda uji
5. Handwheel, roda penekan
6. Main frame, dudukan lintasan stage
7. Foot pedal, pedal kaki penyetel.
8. Weight, pemberat.
Kelebihan metoda Vickers :
1. Dianjurkan untuk pengujian material yang
sudah di proses case hardening, dan proses pelapisan dengan logam lain yang
lebih keras
2. Tidak merusak karena hasil indentasi
sangat kecil, dan biasanya bahan uji bisa dipakai kembali
Kekurangan metoda Vickers :
1. Butuh ketelitian saat mengukur diameter
lekukan hasil indentasi
2. Lama, sekali pengujian bisa menyita waktu hingga 5 menit, belum termasuk persiapan dan perhitungannya.
Mau donasi lewat mana?
Donate with PaypalGopay-