BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Masalah
Kekerasan adalah kemampuan sebuah
benda atau material terhadap penetrasi/daya tembus dari benda lain yang lebih
keras, pengujian kekerasan merupakan salah satu dari sekian banyak pengujian
kekerasan yang dipakai, karena dapat dipakai pada benda uji yang kecil tanpa
kesulitan mengenai spesifikasi.
Kekerasan
suatu bahan dapat ditentukan melalui
berbagai macam cara pengujian, diantaranya adalah :
- Pengujian
kekerasan dengan metode Brinell.
- Pengujian
kekerasan dengan metode Rockwell.
- Pengujian
kekerasan dengan metode Vickers.
Pengujian
kekerasan Brinell
adalah dengan menggunakan bola baja yang dikeraskan, yang berdiameter D
kemudian ditekian pada permukaan benda.
Pengujian
kekerasan Rockwell sangat cocok untuk semua material, baik lunak maupun
keras. Penggunaan dan penekanan dapat
dengan leluasa. Penetrator yang sering
digunakan pada percobaan Rockwell adalah intan 120o dan bola baja 
inchi.
inchi.
Pengujian
kekerasan Vickers mempunyai kesamaan dengan pengujian Brinell, kedua-duanya dapat
diukur dengan leluasa pada permukaan, tetapi penetrator yang digunakan
berbeda. Pengujian kekerasan Vickers
menggunakan intan dengan sudut 136o
(berbentuk piramida) sebagai indentor.
Pengujian
kekerasan yang paling banyak dipakai adalah penekanan tertentu pada benda uji
dengan beban tertentu, dengan mengukur
bekas penekanan, ini disebabkan oleh timbulnya gaya luar kemudian diuji sampai
dimana kekuatan bahan tersebut. Untuk
lebih jelasnya akan diuraikan pada bab selanjutnya.
BAB
IITUJUAN
PERCOBAAN
Tujuan percobaan HARDNESS TEST adalah :
1. Dapat melakukan
percobaan kekerasan bahan.
2. Dapat
menentukan/membedakan kekerasan bahan antara sebelum dengan sesudah di
“Hardening” dan
di “Tempering”.
3. Dapat menentukan
kekerasan material berdasarkan metode dibawah ini :
a. Brinell
b. Rockwell
c. Vickers
BAB
III
TEORI DASAR
3.1 Teori
Dasar Percobaan
Kekerasan adalah
sebagai tahanan sebuah benda (benda kerja) terhadap penetrasi/daya tembus dari benda yang
lainnya yang lebih keras (penetrator).
- Kekerasan
adalah suatu sifat mekanik bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh
unsur-unsur paduannya. Karbon didalam besi (Fe) secara pasti mempengaruhi
kuwalitasnya, dan kekerasan yang dibutuhkan dapat dicapai dengan perlakuan
panas.
- Dari
beberapa penyelidikan, bahwa bahan akan bertambah kekerasannya bila
dikerjakan dengan cold worked (misalnya pengerolan dan penarikan).
3.1.1
Metode Brinell
Pengujian terdiri dari
pemberian beban dari suatu bola baja yang berdiameter (D), dengan beban (F) terhadap pada benda kerja dan
dengan mengukur diameter rata-rata (d) dari identasi pada permukaan benda
setelah beban
dilepaskan/dihilangkan. Kekerasan Brinell (HB) merupakan hasil bagi yang didapat dari pembagian beban F (kg.f) dengan kurva luas
permukaan tersebut dianggap sebagai suatu bagian dari bola baja yang
berdiameter (D).
Tabel
3.1 Rumus mendapatkan harga kekerasan Brinell (HB).
|
No
|
Simbol
|
Keterangan
|
Satuan
|
|
1.
2
3
4
5
|
D
F
d
HB
H
|
Diameter bola baja (indentor)
Beban pengujian
Diameter rata-rata indentasi
Kekerasan Brinell
 Beban pengujian
Luas permukaan indentasi
Kedalaman indentasi
|
Mm
kg.f
mm
HB
Mm
|
F D |
|||
 |
|||
D h
Gambar 1. Pembebanan dengan penetrator
bola baja pada metode Brinell
Tabel
3.2 Memperlihatkan hubungan dari penetrator-penetrator dan bahan-bahan.
|
Load
Ratio
DJ
|
Ball Diameter
|
Brinell
Hardness
Range
|
Application
|
||||
|
10
N (KP)
|
5
N (KP)
|
2,5
N (KP)
|
1,25
N (KP)
|
1
N (KP)
|
|||
|
30
|
29420 (3000)
|
7355 (750)
|
1839 (187,5)
|
459,59 (46,9)
|
294,2 (30)
|
143 - 945
|
Steel grey cast iron
|
|
10
|
9607 (1000)
|
2450 (250)
|
612,9 (62,5)
|
152,9 (15,6)
|
96,07(10)
|
48 – 315
|
Non metals grey cast iron aluminium bend trenbed
|
|
5
|
4905 (500)
|
1226 (125)
|
360 (31,2)
|
76,49 (7,8)
|
49,03 (5)
|
23,9 – 158
|
Aluminium annelead
|
|
2,5
|
2452 (250)
|
612,9 (62,5)
|
152,93(15,6)
|
38,25 (3,9)
|
24,52 (2,5)
|
11,9 – 79
|
Berring metals
|
|
1,25
|
1225 (125)
|
306 (31,2)
|
76,49 (7,6)
|
19,51 (2)
|
11,77 (1,2)
|
6 - 39
|
Lead
|
|
0,5
|
490,3 (50)
|
122,5 (12,5)
|
30,40 (3,1)
|
7,85 (0,5)
|
4,9 (0,5)
|
2,4 – 15,8
|
Vern sell metals
|
Keterangan
:
1. Kekerasan
Brinell dinotasikan dengan symbol HB yang didahului dengan harga standart
kekerasan untuk kondisi-kondisi pengujian, yaitu :
§ Diameter
bola baja = 2,5 mm
§ Beban = 187,5 kg.f
§ Lama
pembebanan = (30-35 ) detik
2. Untuk
kondisi-kondisi yang lain, symbol HB dilengkapi dengan index yang menunjukkan
kondisi-kondisi dengan urutan sebagai berikut :
§ Kekerasan
Brinell
§ Beban
§ Lama
pembebanan
Contoh
:
350 HB 5 / 750 / 20 / berarti :
§ Kekerasan
Brinell =
350 HB
§ Diameter
bola baja yang diukur = 5 mm
§ Beban
yang ditekan =
750 kg.f
§ Lama
pembebanan =
20 detik
 |
3.1.2
Metode Rockwell
Pada metode ini,
penetrator (alat penekan) ditekan
kedalam benda kerja dengan pembebanan.
Kedalaman indentasi memberikan harga kekerasan,
secara tepatnya adalah perbedaan
kedalaman indentasi yang didapatkan dari beban mayor terpakai dan minornya
menunjukkan kekerasan Rockwell. Cara-cara pengujian kekerasan Rockwell
bervariasi yang ditunjukkan dengan huruf A, B, C dan D, yang juga menunjukkan
skala Rockwell yang digunakan, atau dapat juga dikatakan bahwa pada pengujian
kekerasan Rockwell digunakan penetrator berbentuk bola baja yang dikeraskan
dengan diameter 1/16”, dan kerucut intan dengan sudut puncak 120o,
ujung kerucut dibulatkan dengan radius 0,2 mm.
Tabel
3.3 Mendapatkan harga kekerasan Rockwell C.
|
No
|
Simbol
|
Keterangan
|
Besaran
|
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
|
-
-
F0
F1
F
-
-
c
HRC
|
Sudut puncak kerucut dari permata
Jari-jari kurva puncak kerucut
Beban awal
Beban tambahan
Beban total = F0 + F1 = 10 + 140
Kedalaman indantasi dengan beban awal sebelum beban
tambahan diberikan. Pertambahan kedalaman indentasi dengan Beban tambahan.
Pertambahan kedalaman indentasi permanent
dengan beban awal saja setelah beban tambahan disingkirkan, dan pertambahannya dinyatakan, dengan
satuan 0,002 mm
Kekerasan Rockwell C 100 c
|
1200
0,2 mm
10 kg.f
140 kg.f
150 kg.f
-
-
-
-
|
 |
|||||||||
 |
|||||||||
 |
|||||||||
 |
|||||||||
 |
|||||||||
|
Fo Fo Fo
|
100
0 |
|
 |
Gambar 2. Pembebanan dengan penetrator
diamond 1200 pada metode Rockwell C.
Tabel
3.4 Mendapatkan harga kekerasan
Rockwell B
|
No
|
Simbol
|
Keterangan
|
Besaran
|
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
|
D
F0
F1
F
-
-
c
HRB
|
Diameter bola baja
Beban awal
Beban tambahan
Beban total = F0 + F1 = 10 + 90
Kedalaman indentasi dengan beban awal sebelum beban
tambahan diberikan
Pertambahan kedalaman indentasi dengan beban tambahan
Pertambahan kedalaman indentasi permanen dengan beban
awal sesudah beban tambahan dihilangkan, dan pertambahannya dinyatakan dalam
suatu satuan 0,002 mm
Kekerasan Rockwell B = 130 c
|
1,587 mm (1/16)
10 kg.f
90 kg.f
100 kg.f
-
-
-
-
|
 |
|||
 |
|||
|
 |
Tabel
3.5 Hubungan antara penetrator dengan beban yang digunakan.
|
Group Methode
|
Penetrator
|
Mayor Load
|
Miner Load
|
|
N (kg.f)
|
N (kg.f)
|
||
|
HRB
HRC
|
1/16” Ball
1200 diamond
|
980,7 (100)
1471 (150)
|
98,07 (10)
98,07 (10)
|
|
HRA
HRD
HRB
HRG
HRH
HRK
|
1200 diamond
1200 diamond
1/8” ball
1/16” ball
1/8” ball
1/8” ball
|
588,4 (60)
980 (100)
980,7 (100)
1417 (150)
588,4 (60)
1471 (150)
|
98,07 (10)
98,07 (10)
98,07 (10)
98,07 (10)
98,07 (10)
98,07 (10)
|
|
HRL
HRM
HRP
HRR
HRS
|
¼” ball
¼” ball
¼” ball
½” ball
½” ball
|
588,4 (60)
980,7 (100)
1471 (150)
588,4 (60)
980,7 (100)
|
98,07 (10)
98,07 (10)
98,07 (10)
98,07 (10)
98,07 (10)
|
|
25 N
30 N
45 N
|
1200 diamond
1200 diamond
1200 diamond
|
1471,1 (15)
294,2 (30)
441,3
(45)
|
29,42 (3)
29,42 (3)
29,42 (3)
|
|
15 T
30 T
45 T
|
1/16” ball
1/16” ball
1/16” ball
|
147,1 (15)
294,2 (30)
422,3 (45)
|
29,42 (3)
29,42 (3)
29,42 (3)
|
Keterangan
:
Kekerasan Rockwell dinotasikan dalam
symbol HR yang didahului dengan harga kekerasan dan dilengkapi dengan huruf
yang menunjukkan skala/satuannya.
Contoh
:
60 HRC : - Kekerasan Rockwell = 60
- Dengan skala =
C
 |
3.1.3
Metode Vickers.
Indentor dari permata yang digunakan pada
pengujian ini yang berbentuk piramida dengan bidang alas bujur sangkar dengan
sudut puncak yang khusus. Dengan memberikan beban pada logam (benda kerja)
dengan beban F dan diagonal indentasi pada benda kerja diukur setelah beban
disingkirkan.
Kekerasan
Vickers (HV) adalah suatu hasil bagi yang didapatkan dengan membagi beban yang
dikenakan F (kg.f) dengan luasan bentangan
pada permukaan indentasi (mm2) dan benda kerja, dengan memperhatikan
bentuk piramida dengan alas bujursangkar dan diagonal d serta mempunyai sudut
puncak yang sama dengan indentor dan permata
Tabel 3.6 Rumus mendapatkan harga kekerasan Vickers
(HV).
|
No
|
Simbol
|
Keterangan
|
Satuan
|
|
1.
2.
3.
4.
|
-
F
d
HV
|
Sudut puncak dengan indentor yang berbentuk piramida =
1360
Beban yang diberikan
Diameter rata-rata yang didapat dari diagonal d1
dan d2
Kekerasan Vickers
=
=
 |
( 0 )
kg.f
mm
|
 |
Gambar 4.
Pembebanan dengan penetrator diamond 1360
pada metode Vickers.
3.2 Alat-Alat
yang di Gunakan
Adapun alat-alat
yang digunakan pada percobaan ini adalah :
- Precision
Hardness Tester – GNEHM OM – 150 dan perlengkapannya.
- Test
piece.
- Stop
watch.
- Mistar.
- Penetrator
bola baja.
- Penetrator
mata intan.
- Kaca
pembesar
|
2
1
3
4
5
6 |
7
Gambar
5. Piecesion Hardness Tester – GNEHM OM – 150
 |
|||
 |
|||
Gambar 6. Test Piece Gambar 7. Stop Watch
 |
|||||
 |
|||||
 |
|||||
Gambar 8. Mistar Gambar
9. Penetrator Bola Baja
|
BAB
IV
METODE PENGUJIAN
4.1.1.
Pengujian Kekerasan
Brinell :
1. Pasang
benda uji pada kedudukannya
2. Gerakkan
handle pada posisi 1 (satu)
3. Pasang
penetrator bola baja pada kedudukannya, kencangkan mur benam dengan menggunakan
kunci L
4. Pilih
beban yang sesuai dengan diameter penetrator dan bahan (lihat pada table 3.2)
5. Pasang
lensa pembesar yang dikehendaki dengan membuka tutup atas terlebih dahulu
6. Letakkan
benda uji pada landasan dan kencangkan sedikit dengan memutar Hand Well
7. Gerakkan
tuas dari posisi 1 keposisi 2 dan lanjutkan keposisi 3 secara perlahan-lahan
(merupakan beban awal
8. Tuas
gerakkan lagi keposisi 4, tunggu beberapa detik hingga jarum penunjuk diam
9. Garakkan
kembali tuas keposisi 1
10. Nyalakan
lampu
11. Pasang
mistar yang sesuai dengan lensa pembesar, ukur bekas lekukan yang terlihat pada
kaca pembesar atau mistar
12. Hitung
kekerasan benda uji
4.1.2.
Pengujian Kekerasan
Rockwell :
1. Pasang
landasan benda uji pada kedudukannya
2. Gerakkan
tuas pada posisi 1 (satu)
3. Pasang
penetrator (1/16” atau diamond 1200) pada kedudukannya dan
kencangkan mur benamnya
4. Pilih
beban yang sesuai dengan penetratornya (lihat table 3.5)
5. Letakkan
benda uji pada landasan dan kencangkan sedikit dengan memutar Hand Wel.
6. Gerakkan
tuas dari posisi 1 keposisi 2 dan selanjutnya keposisi 3 secara perlahan-lahan
(beban awal)
7. Atur
dial indicator (jarum penunjuk) pada posisi 0 (nol) dengan memutar ring (skala
luar HRB, skala dalam untuk HRC).
8. Gerakkan
tuas keposisi 4 (empat) tunggu beberapa detik hingga jarum penunjuk diam.
9. Gerakkan
kembali tuas keposisi 3 (tiga).
10. Baca
kekerasan benda uji pada dial indicator sesuai dengan penunjuk jarum.
4.1.3.
Pengujian Kekerasan
Vickers :
1. Pasang
benda uji pada kedudukan
2. Gerakkan
handle pada posisi 1 (satu)
3. Pasang
penetrator diamond dengan sudut 1360
4. Beban
yang dikenakan : 1,3,5 kg dengan tambahan bandul pada bagian belakang mesin
GNEHM OM-150, sedangkan beban : 10,30,100 kg tanpa tambahan bandul
5. Untuk
beban 1 s/d 10 kg, mula-mula tuas diputar dari posisi 1 (satu) keposisi 2 (dua),
dan selanjutnya keposisi 3 (tiga) secara perlahan-lahan (tidak sampai keposisi
4)
6. Untuk
beban 30 s/d 100 kg, tuas diputar sampai keposisi 4 (empat)
7. `Gerakkan kembali tuas
keposisi 1 (satu)
8. Pasang
lensa pembesar yang dikehendaki dengan membuka tutup atas terebih dahulu
9. Ukur
kedua diagonal bekas penekanan pada kaca pembesar, kemudian ambil harga
rata-ratanya
10.
hitung kekerasan benda uji
 |
ANALISA DATA
5.1 Data
hasil pengamatan
Dari hasil pengamatan pada percobaan yang kami
lakukan di Laboratorium, maka kami dapat mengambil hasil sebagai berikut :
1.
Uji Brinell
Tabel
5.1. Data hasil pengamatan Brinell
|
No
|
Bahan
|
Metode
|
Beban
(Kg.f)
|
Waktu
(detik)
|
D
(mm)
|
d
(mm)
|
|
1
|
ST
37
|
Brinell
|
187,5
|
40,39
|
2,5
|
1,43
|
|
Jumlah
dimeter rata-rata (d) uji brinell
|
1,43
|
|||||
·
Pengolahan Data Metode Brinell
Pengolahan
data pengujian Brinell pada uji ST.37
Diketahui :
F = 187,5
Kg.f
D = 2,5 mm
dr = 1,43 mm
t = 40,39 detik
untuk
metode brinell dapat digunakan rumus dibawah ini :
HB
= 
= 
= 
=
= 
= 
= 
= 106,31
HB
|
103,1
HB /2,5 / 187,5 / 41,01
|
Keterangan
:
92,04 =
Harga kekerasan
HB =
Pengujian menggunakan metode Brinell
2,5 =
Diameter bola baja/indentor (mm)
187,5 = Beban yang
diberikan (Kg.f)
40,18 =
Lamanya beban yang diberikan (detik)
2. Uji Rock Well
Tabel
5.2 Data hasil pengamatan Rockwell
|
No
|
Bahan
|
Metode
|
Beban
(Kg.f)
|
Waktu
(detik)
|
D
(mm)
|
Harga
Kekerasan
|
|
1
|
ST
37
|
Rockwell
|
150
|
46,89
|
120º
|
86 HRC
|
|
Harga
Kekerasan Uji Rock Well
|
86 HRC
|
|||||
3. Uji Vickers
Tabel
5.3 Data hasil pengamatan Vikers
|
No
|
Bahan
|
Metode
|
Beban
(Kg.f)
|
Waktu
(detik)
|
D
(mm)
|
d
(mm)
|
|
1
|
ST
37
|
Vickers
|
100
|
41,49
|
136º
|
1,27
|
|
Jumlah
dimeter rata-rata (dr)
uji vickers
|
1,27
|
|||||
·
Pengolahan Data
Metode Vickers
Pengolahan Data
Metode Vickers
Pengolahan data
pengujian Vickers
pada uji ST.37
Diketahui :
F = 100
Kg.f
D
= 136º
dr = 1,27 mm
t = 41,49 detik
Untuk metode vickers
dapat digunakan rumus dibawah ini :
|
114,95
HV 136º / 100 / 41,49
|
Keterangan
:
114,95 = Harga kekerasan
HV =
Pengujian menggunakan metode Vickers
136º =
Sudut Mata Intan/indentor (mm)
100 =
Beban yang diberikan (Kg.f)
41,49 =
Lamanya beban yang diberikan (detik)
 |
5.3 Keuntungan dan
kerugian
Setelah mengamati dan memahami
teori-teori, cara kerja dan data perhitungan pengujian, maka dapat ditentukan
keuntungan dan kerugian dari masing-masing metode pengujian kekerasan tersebut.
A. Metode
Brinell
Keuntungan
:
-
Mudah dalam pelaksanaan
-
Dapat dilakukan dengan
logam yang tidak homogen
Kerugian
:
-
Ketelitian metode ini
kurang dibandingkan dengan metode Vickers
-
Cacat benda uji pada
metode ini cenderung lebih besar
B. Metode
Rockwell
Keuntungan
:
-
Ketelitian pengukuran
kekerasan tinggi
-
Cacat permukaan benda
uji akibat penekanan cenderung lebih kecil
Kerugian :
-
Tidak dapat menentukan
kekerasan pada material yang tidak homogen
-
Kemungkinan kesalahan
pengukuran bila bekas penekanan kecil
C. Metode
Vickers
Keuntungan
:
-
Penetratornya dapat
melakukan uji kekerasan baik untuk uji yang lunak maupun keras
-
Dengan sudut
penetratornya yang kecil maka bekas penekanan benda uji juga kecil
Kerugian
:
-
Bahan yang homogen,
seperti besi tuang tidak dapat dipertanggungjawabkan kekerasannya dengan metode
ini
-
Permukaan benda uji
harus licin sehubungan penetratornya kecil
BAB
VI
KESIMPULAN
DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan “HARDNESS
TEST”, maka dapat
disimpulkan
sebagai berikut :
1.
Pengujian yang
digunakan dalam percobaan adalah metode BRINELL,
ROCKWELL dan
VICKERS.
2.
Dalam percobaan ini
menggunakan beban dan diameter penekanan
yang berbeda
dan memiliki harga yang berbeda.
3.
Dari hasil percobaan
diperoleh kesimpulan bahwa harga
kekasaran
ketiga metode,
yakni
HB 2,5/187,5/40,1, metode Brinell dengan harga kekasaran 103,1
HR 1/16”/100/38, metode Rockwell
dengan harga kekasaran 86
HV 1360/100/41,49. metode Vickers dengan harga kekasaran 114,95
6.2 Saran
Dari
hasil percobaan HARDNESS TEST
tersebut, penulis memberikan saran-saran sebagai berikut :
1. Sebelum melakukan percobaan ini hendaknya mempelajari teori dan mempraktekkan dengan baik dan benar.
2. Sebaiknya alat-alat yang digunakan bisa
berfungsi dengan baik, demi kelancaran proses praktikum.
No comments:
Post a Comment