bab v

Click here to load reader

Post on 21-Nov-2015

64 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BAB VPENGUJIAN KEMAMPUKERASAN5.1 Tujuan Pengujian1. Mengetahui kemampukerasan suatu bahan.2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap kemampukerasan bahan.3. Mengetahui pengaruh waktu penahanan terhadap kemampukerasan bahan.4. Mengetauhi cara menentukan kemampukerasan bahan.

5.2 Teori Dasar Pengujian5.2.1 Sifat Kemampukerasan (Hardenability) BajaSifat kemampukerasan adalah sifat yang menentukan kedalaman dan distribusi kekuatan pada baja bila dilakukan quenching dari kondisi austenite. Bila sebuah benda kerja didinginkan dengan suatu media pendingin maka yang paling cepat dingin adalah yang paling dekat dengan media pendinginan. Laju pendinginan dipermukaan adalah yang paling tinggi sehingga daerah yang paling dekat dengan permukaan mempunyai kekerasan yang lebih tinggi daripada yang jauh dari permukaan.Karena pendinginan cepat, maka permukaan baja yang didinginkan memiliki struktur martensite. struktur inilah yang menyebabkan permukaan baja tersebut menjadi keras. Semakin jauh dari jarak quenching maka kekerasan baja tersebut semakin rendah.

5.2.2 Macam macam Metode Pengujian KemampukerasanAda 3 macam metode dalam pengujian kemampukerasan material yaitu:1. Metode GrossmanMetode untuk mengetahui pengaruh rapid cooling terhadap sifat mampukerasan baja. Baja yang diuji sifat mampu kerasnya dibuat menjadi spesimen berbentuk batang silindris dengan panjang minimal 5 kali dari diameter.Kemudian memanaskan semua spesimen hingga mencapai temperatur austenite kemudian didinginkan (quenching) dalam suatu media pendingin. Selanjutnya spesimen dipotong melintang untuk pengamatan mikroskopik struktur yang terbentuk pada proses pendinginan, selain itu juga dilakukan proses pengukuran kekerasan sepanjang penampang batang dari sisi sehingga digambarkan distribusi kekerasannya. Distribusi kemampukerasan dari pengujian Grossman bisa dilihat pada grafik berikut:

Gambar 5.1 Grafik Hardness PenetrationSumber: Anonymous 85; 2014

1. Appearance of FracturePada metode ini sifat kemampukerasan baja dapat dilihat dari patahan pada baja tersebut. Patah pada material dapat dibagi menjadi 3 yaitu :1. Patah ulet : disebabkan oleh tegangan geser. Ciri cirinya antara lain terdapat garis garis benang serabut, menyerap cahaya, terjadi deformasi plastis.

Gambar 5.2 patahan uletSumber: Anonymous 68 2014

1. Patah getas : disebabkan oleh tegangan normal. Ciri cirinya permukaan patah berbentuk granular, berkilat, memantulkan cahaya dan tidak didahului deformasi plastis.

Gambar 5.3 Patahan UletSumber :Anonymous68; 2014

b. Patah campuran : merupakan perpaduan dari patahan ulet dan patahan getas. Patahan ini memiliki permukaan yang bervariasi sebagian getas dan sebagian liat. Patahan ini paling sering terjadi pada material. Terjadinya patahan campuran disebabkan kekerasan pada permukaan lebih tinggi dari pada bagian inti.

Gambar 5.4 Patahan CampuranSumber :Anonymous69; 2014

Baja yang mempunyai sifat kemampukerasan yang baik adalah baja yang, mengalami patah getas. Karena biasanya material yang mengalami patah getas ini adalah material yang memiliki komposisi karbon yang sangat tinggi sehingga memiliki kemampukerasan yang baik.

1. Metode JominyPada uji jominy di material dipanaskan dalam tungku sampai suhu transformasinya (austenite) dan terbentuk sedemikian rupa sehingga dapat dipasangkan pada apparatus jominy. Kemudian air di semprotkan dari bawah, sehingga menyentuh permukaan bawah spesimen. Dengan ini didapatkan kecepatan pendinginan di setiap bagian berbeda beda. Pada bagian yang terkena air mengalami pendinginan yang cepat dan semakin menurun ke bagian yang tidak terkena air. Dari hasil pengukuran, kita akan mendapatkan nilai kekerasan yang berbeda beda pada tiap bagian.

Gambar 5.5 Hubungan antara jarak pendinginan dan kekerasanSumber : Anonymous 86; 2014

Tabel 5.1 : Perbedaan Metode masing-masing pengujianMetode JominyMetode GrossmanAppearance of Fracture

Menggunakan satu spesimen yang dipanaskan Variasi kekerasan berdasarkan pada jarak ujung pendinginan Panjang spesimen 4x diameter Tanpa pemotong spesimen Tanpa menggunakan mikroskop Menggunakan beberapa spesimen yang dipanaskan Variasi kekerasan berdasarkan diamter spesimen Panjang minimal spesimen 5x diameter Dengan pemotongan spesimen Menggunakan mikroskop Mudah karena pengamatan dilakukan dengan visual Pengamatan kekerasan hanya berdasarkan retakan yang ada

Tabel 5.2 Perbedaan pada masing-masing metode pengujianNoGrossmanApperience of FractureJominy quench

1Dicelupkan ke bak berisi airDicelupkan ke bak berisi airMenggunakan air yang disemprotkan dar bawah spesimen uji

2Lebih dari 1 spesimen ujiHaya 1 spesimen ujiHanya 1 spesimen uji

3Tidak memerlukan alat ujiTidak memerlukan alat ujiMenggunakan alat uji kekerasan

4Dengan pengamatan mikro menggunakan mikroskopTanpa pengamatan mikroTanpa pengamatan mikro

5Dengan peotongan spesimenDengan mematahkan spesimenTanpa pemotongan spesimen

6Variasi kekuatan/ kekuatan berdasarkan diameter spesimenKekuatan diketahui dari jenis patahanyaVariasi kekuatan berdasarkan jarak dari ujung bawah pendinginan

5.2.3 Faktor faktor yang Mempengaruhi Kemampukerasan Baja1. Kadar KarbonMeliputi kandungan karbon dan unsur paduan. Semakin tinggi kandungan karbon maka semakin keras baja tersebut. Karena kandungan karbon sendiri berfungsi untuk menjalankan reaksi-reaksi kimia seperti substitusi (pergantian), adisi (penambahan), dan eliminasi (pengurangan). Begitu juga dengan unsur-unsur paduan baja, semakin banyak unsur kimia yang menyusun baja maka semakin keras baja tersebut. Meningkatkan kadar karbon dapat dilakukan dengan berapa cara, yaitu :1. Ukuran ButirDengan bentuk butiran yang kecil maka menyebabkan tingkat kekerasa material lebih tinggi karena kerapatan butiran lebih tinggi sehingga ikatan antar butiran lebih kuat begitu sebaliknya.1. Dimensi BajaLaju pendinginan pada benda yang besar lebih lambat dari benda kerja dengan ukuran kecil. Suatu baja yang dibuat dengan ukuran yang kecil dapat mencapai kekerasan yang lebih tinggi sampai bagian tengahnya. Jadi pada baja yang dimensinya lebih kecil memiliki kecepatan pendinginan lebih besar sehingga kemampukerasan akan lebih besar.1. Konduktivitas Termal BahanSemakin tinggi kemampuan benda menghantarkan panas yang diterima akan menyebabkan laju pendinginan semakin cepat sehingga benda yang memiliki sifat konduktivitas termal yang tinggi lah yang dapat mempercepat laju pendinginan sehingga material semakin keras.

5.3 Pelaksanaan Pengujian5.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan1. Spesifikasi Alat yang Digunakana) Dapur listrikDigunakan untuk memberikan pemanasan pada temperatur terhadap benda uji. Spesifikasi alat: Merk: Openbau Hofman Tipe: E / 90 Voltage: 220 Volt Daya: 3,3 KW Suhu Maksimal: 1100 oC Buatan: Austria

Gambar 5.1 Dapur ListrikSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB

b) Bejana Pendingin (Jominy)Digunakan untuk mendinginkan benda uji dengan menyemprotkan air pada salah satu ujung benda uji.

Gambar 5.2 Bejana PendinginSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB

c) Micro Vickers Hardness TesterDigunakan untuk mengukur kekerasan. Spesifikasi alat: Model: TH 12 Buatan: China

Gambar 5.3 Micro Vickers Hardness TesterSumber : Anonymous : 2014

d) Centrifugal Sand Paper MachineDigunakan untuk meratakan permukaan spesimen. Spesifikasi alat: Merk: Saphir Buatan: Jerman

Gambar 5.4 Centrifugal Sand Paper MachineSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB

e) Kertas GosokDigunakan untuk menghilangkan kotoran dan terak pada benda uji.

Gambar 5.5 Kertas GosokSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB

f) PenjepitDigunakan untuk memindahkan benda uji setelah pemanasan dalam dapur.

Gambar 5.6 PenjepitSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB

g) PenggarisDigunakan untuk member tanda pada segmen yang akan diukur kekerasannya.

Gambar 5.7 PenggarisSumber : Anonymous : 2014

h) SpidolDigunakan untuk menandai spesimen.

Gambar 5.8 SpidolSumber : Anonymous : 2014

i) StopwatchDigunakan untuk menghitung waktu.

Gambar 5.9 StopwatchSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB

2. Komposisi Kimia SpesimenBahan yang digunakan adalah baja Assab 760 dengan komposisi unsur kimia 0,5% C (Karbon), 0.5% Mn (Mangan) dan 0.25% Si (Silikon).

3. Pergeseran Titik EutectoidPergeseran titik eutectoid dipengaruhi oleh unsur paduannya. Sehingga kita bisa menggambarkan dimana titik pergeserannya. Tabel dibawah ini merupakan komposisinya

Tabel 5.1 Pergeseran Titik EutectoidNoLogamKomposisiSuhu Eutectoid%C

1Mn0,5%7250,74

2Si0,25%7300,72

Temperatur Eutectoid

Tc =

= Tc = 727,47o C

Kadar Karbon Eutectoid% C =

= % C= 0,729 %

Keterangan : Fe-Fe3C Pergeseran Titik EutectoidGambar 5.10 Pergeseran Titik Eutectoid

4. Bentuk dan Dimensi Spesimen

Gambar 5.11 Bentuk dan Dimensi Spesimen

5.3.2 Prosedur PengujianAda beberapa prosedur dalam pengujian jominy, yaitu :1. Permukaaan benda dibersihkan dari kotoran dan terak dengan kertas gosok.2. Spesimen dipanaskan dan di-holding dengan suhu dan waktu tertentu.3. Spesimen dipindahkkan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses pendinginan. Pendinginan dimulai dari salah satu ujung batang.4. Setelah pendinginan selesai, spesimen dibersihan dengan kertas gosok.5. Spesimen dibagi menjadi 10 bagian dengan jarak-jarak 2; 4; 6; 8; 10; 15; 20; 30; 40; 60 mm dari ujung yang disemprot.6. Kekerasan spesimen diukur dengan Micro Vickers Hardness Tester pada jarak-jarak tersebut.

5.4 HipotesaDalam pengujian jominy ini