LAPORAN PRAKTIKUM PENGUJIAN LOGAM “UJI KEKERASAN” (ACC)

LAPORAN PRAKTIKUM PENGUJIAN LOGAM

“UJI KEKERASAN”

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

          Makna nilai kekerasan suatu material berbea untuk kelompok bidang ilmu yang berbeda. Bagi insinyur metalurgi nilai kekerasan adalah ketahaanan material terhadap penetrasi sementara untuk para insinyur disain nilai tersebut adalah ukuran dari tegangan alir, untuk insinyur lubrikasi kekerasan berarti ketahanan terhadap mekanisme keausan, untuk para insinyur mineralogy nilai itu adalah ketahanan terhadap goresan dan untuk para mekanik work-shop lebih bermakna kepada ketahanan material terhadap pemotongan dari alt potong. Begitu banyak konsep kekerasan material yang dipahami oleh kelompok ilmu, walupun demikian konsep – konsep tersebut dapat dihubungkan pada satu mekanisme yaitu tegangan alir plastis dari material yang di uji. (Anonymous,2012)

1.2. Tujuan

            Adapun tujuan dari uji kekerasan yaitu :

a.    Mengetahui kekerasan benda uji dengan menggunakan tiga macam alat yaitu uji Brinnell, uji Vickers dan uji Rockwell.

b.    Membandingkan harga kekerasan dari benda uji yaitu sebelum dan sesudah heat treatment dengan menggunakan ketiga alat di atas.

1.3. Manfaat Praktikum

a.       Praktikan dapat memahami dan mengetahui kekerasan benda uji dengan menggunakan tiga macam alat uji uji Brinnell, uji Vickers dan uji Rockwell.

b.      Praktikan dapat membandingkan harga kekerasan dari benda uji yaitu sebeelum dan sesudah heat treatment dengan menggunakan ketiga alat di atas.

BAB II

DASAR TEORI

2.1.     Dasar Teori

Kekerasan adalah kemampuan suatu specimen untuk menahan penetrasi dari luar. Kekerasan merupakan sebuah istilah yang sulit didefinisikan secara tepat karena setiap bidang ilmu dapat memberikan definisinya tersendiri yang sesuai dengan persepsi dan keperluannya.

Ada beberapa cara pengujian kekerasan dengan standart yang digunakan untuk menguji kekerasan logam yaitu :

1.    Pengujian Brinell.

2.    Pengujian Rocwell.

3.    Pengujian Vickers.

4.    Dan lain lain.

Kekerasan sering dinyatakan sebagai :

·      Kemampuan untuk menahan tendensi dan penetrasi.

·      Ketahan bahan terhadap goresan.

·      Ketahan suatu bahan untuk menahan deformasi plastis.

2.1.1.   Penguji kekerasan Brinell

Pengujian brinell dilakukan pertama kali pada tahun 1900 oleh J. A Brinell, menyatakan bahwa uji kekerasan dengan sisten penekanan menghasilkan lekukan. Pengujian Brinell adalah salah satu cara pengujian kekerasan yang paling banyak digunakan. Pada Pengujian Brinell mengunakan bola baja yang dikeraskan sebagi indentor. Indentor ini ditusukan kepermukaan logam yang diuji dengan gaya tekan dan waktu tertentu (antara 10 sampai 30 detik). Karena penekanan  (indentasi) itu maka pada logam tersebut akan mengakibatkan tapak tekan yang berbentuk tembereng bola, dan kekerasan Brinell dapat dihitung dengan rumus :

 Dimana :

BHN   = nilai kekerasan menurut brinell ( kg / mm )

                        P          = gaya tekan ( kg).

        D         = diameter bola indentor (mm ).

        d          = diameter tapak tekan ( mm ).

Diameter bola baja yang dipakai tergantung dari tebal bahan yang akan diuji kekerasannya.

1.         Tebal > 6 mm dipakai diameter 10 mm.

2.         Tebal 3 – 6 mm dipakai diameter 5 mm.

3.         Tebal < 3,5 mm dipakai diameter 2,5 mm.

Nilai kekerasan bahan yang diuji supaya tidak terjadi indentasi yang terlalu dangkal atau terlalu dalam maka digunakan gaya tekan dan indentor dengan diameter yang berbeda, perbandingan D/P = konstan.

2.1.2.   Pengujian kekerasan Rockwell

Pada pengujian Brinell, pengukuran diameter tapak tekan secara manual, sehingga memberi peluang terjadinya kesalahan pengukuran sangat besar dan memakan waktu. Pada cara Rockwell pengukuran langsung dilakukan oleh mesin dan mesin langsung menunjuk angka kekearasan dari bahan uji. Dengan kata lain pengujian Rockwell mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dari pada proses yang lain sehingga kemungkinan kesalahan sangat kecil, disamping itu waktu yang dibutuhkan sangat singkat.

Pengujian Rockwell memerlukan beberapa tahap yaitu :

1.        Permukaan logam yang uji ditekan oleh indentor dengan gaya tekan 10 kg

2.        Beban awal (minor load p_o) sehingga ujung indentor menembus permukaan sedalam h.

3.        Penekanan diteruskan dengan memberi beban utama (major load P) selama beberapa saat.

4.        Beban utama dilepas menghasilkan kedalaman penetrasi ujung indentor adalah h₁.     

Keterangan :

0 – 0  Posisi sebelum indentor.

1 – 1  Penetrasi pada saat beban awal p_o.

2 – 2  Penetrasi pada saat beban penuh ( p_o + p).

3 – 3  Penetrasi setelah beban utama dilepas ( p_o).

 

   

                                      

Kekerasan diperhitungkan berdasarkan perbedaan kedalaman penetrasi karena yang diukur adalah kedalaman penetrasi. Penetrasi adalah langkah gerakan indentor yang tembus kepermukaan spesimen, maka pengukuran dilakukan dengan menggunakan dial indikator, dengan sedikit modifikasi yaitu piringan penujukan skala kekerasan Rockwell.

Tabel : beban dan indentor untuk uji kekerasan Rockwell

Uji	Beban (kg)	Indentor
A B C D E F	60 100 150 100 60 150	Brale 1/ 16” ball Brale Brale 1/ 16” ball 1/ 16” ball

2.1.3   Pengujian Vickers

Prinsip dasar pengujian ini sama dengan pengujian brinell, hanya saja disini digunakan indentor intan yang berbentuk pyramid beralas bujur sangkar dengan sudut puncak 136^o. Sudut ini diambil karena nilai tersebut mendekati sebagaian besar nilai perbandingan antara diameter tekan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan Brinell karena bentuk penumbuknya pyramid. Tapak tekannya berbentuk bujur sangkar dan yang diukur adalah panjang kedua diagonalnya kemudian diambil rata – ratanya.

   

                                           

                             Angka kekeraasan Vickers dapat dihitung sebagai berikut :

 

   

dimana :

rasan ini tidak tergantung pada besarnya gaya tekan, dengan gaya tekan yang berbeda akan menghasilkan bentuk yang sama. Dengan demikian Vickers juga dapat mengukur kekerasan bahan mulai dari bahan yang sangat lunak   (5 HV) sampai yang amat keras (1500 HV) tanpa perlu menganti gaya tekan. Besar gaya tekan dipilih antara 1 sampai dengan 120 kg tergantung pada kekerasan bahan yang diuji agar diperoleh tapak tekan yang mudah diukur dan tidak ada anvil effect (pada benda yang tipis). 

2.1.4     Pengujian kekerasan Meyer

Metode meyer mengukur kekerasan dengan cara yang hampir sama dengan Brinell mengunakan indentor bola, hanya saja kekerasannya tidak dihitung dengan luas permukaan tapak tekan, tetapi dihitung dengan luas regresi tapak tekan.

dimana :

P_m = kekerasan meyer (kg/ mm²).

P   = gaya tekan (kg).

d   = diameter tapak tekan (mm).

Dengan metode ini hasil pengkuran tidak lagi terpengaruh oleh besarnya gaya tekan untuk menekan indentor. Hasil akan sama walaupun pengukuran dilakukan dengan gaya tekan yang berbeda tetapi demikian metode meyer ini tidak banyak digunakan dalam pengujian kekerasan suatu spesimen.

2.1.5     Konversi angka kekerasan

Untuk suatu keperluan praktis kadang – kadang perlu mengadakan konversi atas hasil pengukuran kekerasan. Ternyata hal ini tidak mudah karena ada perbedaan pada prinsip kerja dari masing – masing cara pengukuran kekerasan karena hubungan ini hanya sekedar hubungan empirik dan konversi untuk satu jenis logam tertentu. Kekerasan Brinell hampir sama dengan angka kekerasan Vickers (Vickers sedikit lebih tinggi 5 – 10 %), sedangkan terhadap Rockwell kira – kira 10 – 13 kali lebih besar. 

BAB III 

Prosedur Percobaan

3.1.Alat dan Bahan

3. 1. 1. Alat

1. Jangka sorong.
2. Stop watch.
3. Alat pencatat waktu.
4. Furnace.
5. Alat ukur kekerasan.
6. Brinell hardness tester.
7. Vickers hardness tester.
8. Rockwell hardness tester.
9. Media pendingin oly

  Gambar benda uji dan ukurannya

                                     

                                                                  

                                                                          

3.1.2.Bahan

1. Baja ST 42 sebelum heat treatment.
2. Baja ST 42  sesudah heat tretmeant.
3. Kertas gosok.

3. 2      Prosedur pelaksanaan

a.        Sebelum perlakuan spesimen

1.  Membersihkan spesimen dari kotoran atau karat.
2.  Membuat tanda pengukuran pada spesimen seperti pada gambar lembar kerja.
3. Mengukur kekerasan spesimen menggunakan Brinnell Hardness Tester dan Rockwell Hardness      Tester atau Vickers Hardness Tester pada titik-titik tanda pengukuran.
4. Catat data hasil setiap pengukuran pada lembar kerja yang tersedia.

b.       Proses perlakuan spesimen

1. Bersihkan spesimen ujidari kotoran dan minyak.
2. Tentukan tipe heat treatment yang akan dilakukan :

            > Proses Hardening.

            > Proses Tempering.

            > Annealing.

            > Normalising.
     3. Masukkan spesimen ke dapur listrik (Furnance)

     4.Tentukan setting temperatur pemanasan dan holding time yang telah ditentukan pada dapur        listrik.

     5.Lakukan pemanasan spesimen sampai mencapai temperatur dan  holding time yang telah ditentukan.

     6. Keluarkan spesimen dari dapur listrik dan lakukan pendinginan dengan media pendingin yang telah ditentukan.

                                                                                                                                                                                               

c.        Setelah perlakuan Spesimen

1. Bersihkan spesimen dari kotoran atau karat.
2. Buat tanda pengukuran pada spesimen seperti pada gambar lembar kerja.
3. Ukur kekerasan spesimen menggunakan Brinnell Hardness Tester dan Rockwell Hardness Tester atau Vickers Hardness Tester pada titik-titik tanda pengukuran.
4. Catat data hasil setiap pengukuran pada lembar kerja yang tersedia.

d.       Test kekerasan dengan 3 alat ukur :

v Test kekerasan dengan alat uji Brinell.

-          Memilih beban 3000 kg dan indentor yang digunakan bola baja yang dikeraskan berdiameter 5 mm.

-          Meletakkan spesiment ditumpuan V.

-          Memompa penekan hidrolik hingga beban 3000 kg.

-          Menungu penekanan sampai 15 detik.

-          Katub dibuka untuk melepas beban pada spesimen.

-          Indentasi diukur yang berbentuk oval dengan jangka sorong.

-          Proses pengujian spesimen sebanyak lima kali.

v Test kekerasan dengan alat uji Vickers.

-          Memilih beban 50 kg dan indentor yang digunakan intan berbentuk pyramid.

-          Meletakkan spesiment ditumpuan V.

-          Memberikan gaya tekan pada spesimen dengan waktu 15 detik.

-          Melepas beban pada spesimen.

-          Indentasi berbentuk bujur sangkar dan mengukur panjang kedua diagonal.

-          Proses pengujian spesimen sebanyak lima kali.

v Test kekerasan dengan alat uji Rockwell.

-          Memilih beban 150 kg dan indentor yang digunakan bola baja.

-          Meletakkan spesimen ditumpuan V.

-          Mengukur jarak antara spesimen dan indentor dengan melihat jarum penujuk berwarna merah berukuran kecil menujuk angka nol (ditengah), kemudian menepatkan jarum panjang keposisi nol pada skala kekerasan Rockwell. 

-          Memberikan gaya tekan pada spesiment dengan memutar tuas searah jarum jam selama 15 detik.

-          Melepas beban dengan memutar berlawanan arah jarum jam.

-          Proses pengujian pada spesimen sebanyak lima kali 

e.        Mencatat hasil pengukuraan dalam lembar data.

f.        Melakukan proses heat treatment dalam furnance dengan heating pada temperatur 800 ^oC, holding selama 25 menit dan medi pendingin oly.

g.       Test lagi kekerasan dengan 3 alat ukur dengan yang sama seperti poin d diatas.

h.       Mencatat hasil pengukuran dalam lembar data.