data prak. material 2

49
1 BAB I PENGUJIAN TARIK 1.1.Tujuan Pengujian Untuk menentukan pertahanan atau perlawanan dari logam terhadap pemutusan hubungan akibat tarikan. 1.2.Dasar Teori Pengujian tarik biasanya dilakukan terhadap spesimen/batang uji yang standart. Bahan yang akan diuji tarik mula-mula dibuat menjadi batang uji dengan bentuk sesuai dengan suatu standart. Salah satu bentuk batang uji dapat dilihat pada Gambar 2.1 Pada bagian tengah dari batang uji (pada bagian yang parallel) merupakan bagian yang menerima tegangan yang uniform, dan pada bagian ini diukurkan “panjang uji” (gauge length), yaitu bagian yang dianggap menerima pengaruh dari pembebanan, bagian ini yang selalu diukur panjangnya selama proses pengujian. Batang uji ini dipasang pada mesin tarik, dijepit dengan pencekam dari mesin tarik pada ujung-ujungnya dan ditarik ke arah memanjang secara perlahan. Selama penarikan setiap saat dicatat/tercatat dengan grafik yang tersedia pada mesin tarik, besarnya gaya tarik yang bekerja dan besarnya pertambahan panjang yang tejadi sebagai akibat dari gaya tarik tersebut. Penarikan berlangsung terus sampai batang uji putus. Data yang diperoleh dari mesin tarik biasanya dinyatakan dengan grafik beban pertambahan panjang (grafik P - L). Grafik ini masih belum banyak gunanya karena hanya menggambarkan kemampuan batang uji (bukan kemampuan bahan) untuk menerima beban gaya. Untuk dapat digunakan menggambarkan sifat bahan secara umum, maka grafik P - L harus dijadikan grafik lain yaitu suatu diagram TeganganRegangan (Stressstram diagram), disebut juga suatu diagram - , kadang-kadang juga disebut Diagram Tarik. Pada saat batang uji menerima beban sebesar P kg maka batang uji (yaitu panjang uji) akan bertambah sebesar L mm.Pada saat itu pada batang uji bekerja tegangan yang besarnya: = P/Ao ; dimana Ao = luas penampang batang uji mula-mula. Juga pada saat itu pada batang uji terjadi regangan yang besarnya = L/Lo = (L Lo)/Lo ; dimana Lo = panjang “panjang uji” mula-mula dan L = panjang “panjang uji” saat menerima beban

Upload: hendrawan

Post on 17-Dec-2015

74 views

Category:

Documents


15 download

DESCRIPTION

greget

TRANSCRIPT

  • 1

    BAB I

    PENGUJIAN TARIK

    1.1.Tujuan Pengujian

    Untuk menentukan pertahanan atau perlawanan dari logam terhadap pemutusan

    hubungan akibat tarikan.

    1.2.Dasar Teori

    Pengujian tarik biasanya dilakukan terhadap spesimen/batang uji yang standart.

    Bahan yang akan diuji tarik mula-mula dibuat menjadi batang uji dengan bentuk sesuai

    dengan suatu standart. Salah satu bentuk batang uji dapat dilihat pada Gambar 2.1 Pada

    bagian tengah dari batang uji (pada bagian yang parallel) merupakan bagian yang

    menerima tegangan yang uniform, dan pada bagian ini diukurkan panjang uji (gauge

    length), yaitu bagian yang dianggap menerima pengaruh dari pembebanan, bagian ini

    yang selalu diukur panjangnya selama proses pengujian.

    Batang uji ini dipasang pada mesin tarik, dijepit dengan pencekam dari mesin

    tarik pada ujung-ujungnya dan ditarik ke arah memanjang secara perlahan. Selama

    penarikan setiap saat dicatat/tercatat dengan grafik yang tersedia pada mesin tarik,

    besarnya gaya tarik yang bekerja dan besarnya pertambahan panjang yang tejadi sebagai

    akibat dari gaya tarik tersebut. Penarikan berlangsung terus sampai batang uji putus.

    Data yang diperoleh dari mesin tarik biasanya dinyatakan dengan grafik beban

    pertambahan panjang (grafik P - L). Grafik ini masih belum banyak gunanya karena

    hanya menggambarkan kemampuan batang uji (bukan kemampuan bahan) untuk

    menerima beban gaya. Untuk dapat digunakan menggambarkan sifat bahan secara umum,

    maka grafik P - L harus dijadikan grafik lain yaitu suatu diagram TeganganRegangan

    (Stressstram diagram), disebut juga suatu diagram - , kadang-kadang juga disebut

    Diagram Tarik.

    Pada saat batang uji menerima beban sebesar P kg maka batang uji (yaitu panjang

    uji) akan bertambah sebesar L mm.Pada saat itu pada batang uji bekerja tegangan yang

    besarnya: = P/Ao ; dimana Ao = luas penampang batang uji mula-mula. Juga pada saat

    itu pada batang uji terjadi regangan yang besarnya = L/Lo = (L Lo)/Lo ; dimana Lo

    = panjang panjang uji mula-mula dan L = panjang panjang uji saat menerima beban

  • 2

    Tegangan dituliskan dengan satuan kg/mm2, kg/cm2, psi (pound per square inch)

    atau Mpa (Mega Pascal = 106 N/m2). Regangan dapat dinyatakan dengan persentase

    pertambahan panjang, satuannya adalah persen (%) atau mm/mm, atau in/in. Gambar 2.2

    dibawah, salah satu contoh bentuk diagram tegangan-regangan, yaitu diagram tegangan

    reganga23n suatu baja yang ulet (baja karbon rendah).

    Gambar 2.2

    Dari diagram diatas tampak bahwa pada tegangan yang kecil grafik berupa garis

    lurus, ini berarti bahwa besarnya regangan yang timbul sebagai akibat tegangan yang

  • 3

    kecil tersebut berbanding lurus dengan besarnya tegangan yang bekerja (Hukum Hook).

    Hal ini berlaku hingga titik P, yaitu batas kesebandingan atau proportionality limit.

    Jadi bila pengujian tarik dilakukan dengan penambahan beban secara perlahan

    mula-mula akan terjadi pertambahan panjang yang sebanding dengan penambahan gaya

    yang bekerja. Kesebandingan ini berlangsung terus sampai beban mencapai titik P

    (proportionality limit), setelah itu pertambahan panjang yang terjadi sebagai akibat

    penambahan beban tidak lagi berbanding lurus, pertambahan beban yang sama akan

    menghasilkan pertambahan panjang yang lebih besar. Dan bahkan pada suatu saat dapat

    terjadi pertambahan panjang tanpa ada penambahan beban, batang uji bertambah panjang

    dengan sendirinaya. Dikatakan batang uji mengalami yield (luluh). Keadaan ini

    berlangsung hanya beberapa saat dan sesudah itu beban akan naik lagi untuk dapat

    memperoleh pertambahan panjang (tidak lagi proportional).

    Kenaikan beban ini akan berlangsung terus sampai suatu maksimum, dan untuk

    logam yang ulet (seperti halnya baja karbon rendah) sesudah itu beban mesin tarik akan

    menurun lagi (tetapi pertambahan panjang terus berlangsung) sampai akhirnya batang uji

    putus. Pada saat beban mencapai maksimum pada batang uji terjadi pengecilan

    penampang setempat (local necking), dan pertambahan panjang akan terjadi hanya di

    sekitar necking tersebut. Peristiwa seperti ini hanya terjadi pada logam yang ulet, sedang

    pada logam-logam yang lebih getas tidak terjadi necking dan logam itu akan putus pada

    saat beban maksimum.

    Bila pengujian dilakukan dengan cara yang sedikit berbeda yaitu beban dinaikkan

    perlahan-lahan sampai harga tertentu lalu beban diturunkan lagi sampai nol, dinaikkan

    lagi sampai diatas harga tertinggi yang sebelumnya lalu diturunkan lagi sampai nol,

    demikian terus berulang-ulang, maka akan terlihat bahwa pada beban yang kecil

    disamping berlaku Hukum Hook juga logam masih elastis, pada saat menerima beban

    akan bertambah panjang tetapi bila beban dihilangkan pertambahan panjang juga akan

    hilang, batang uji kembali ke bentuk dan ukuran semula.

    Keadaan ini berlangsung sampai batas elastik (elastic limit, titik E).Jadi untuk beban

    rendah, pertambahan panjang mengikuti garis OP (gambar 2.2).

    Bila beban melebihi batas elastik, maka bila beban dihilangkan pertambahan

    panjang tidak seluruhnya hilang, masih ada terdapat pertambahan panjang yang tetap,

    atau pertambahan panjang yang plastik. Besarnya pertambahan panjang plastik ini dapat

    dicari dengan menarik garis sejajar dengan garis pertambahan panjang elastik (garis OP)

  • 4

    dari titik yang menunjukkan besarnya beban/tegangan yang bekerja, pada grafik (Gambar

    2.3)

    Gambar 2.3

    Diagaram teganganregangan dapat dibagi menjadi dua daerah yaitu daerah

    elastik dan daerah plastik. Yang menjadi batas antara kedua daerah tersebut seharusnya

    adalah batas elastik, titik E, tetapi ini tidak praktis karena mencari titik E cukup sulit,

    maka yang dianggap sebagai batas antara daerah elastik dan plastik adalah titik luluh

    (yield point), Y.

    Diagram seperti contoh diatas, dimana yield tampak jelas dan patah terjadi tidak

    pada beban maksimum, sebenarnya jarang terjadi. Ini akan terjadi hanya pada beberapa

    logam yang cukup ulet, seperti baja karbon rendah yang dianil. Pada logam yang lebih

    getas yield kurang nampak, bahkan tidak terlihat sama sekali dan putus akan terjadi pada

    beban maksimum.

    Pada Gambar 2.4 terlihat beberapa jenis diagram tegangan regangan yang sering

    dijumpai pada logam. Logam dikatakan getas bila setelah putus hanya terdapat sedikit

    regangan plastik (kurang dari 0,050 in/in), dan bila regangan plastik yang terjadi lebih

    dari itu logam dapat dianggap ulet.

  • 5

    1.2.1.Sifat mekanik di daerah elastik

    1. Kekuatan elastik menyatakan kemampuan untuk menerima beban/tegangan tanpa

    berakibat terjadinya deformasi plastik (perubahan bentuk yang permanen).

    Kekuatan elastik ini ditunjukkan oleh titik yield (besarnya tegangan yang

    mengakibatkan terjadinya yield). Untuk logamlogam yang ulet memperlihatkan

    terjadinya yield dengan jelas, tentu batas ini mudah ditentukan, tetapi untuk

    logamlogam yang lebih getas dimana yield dapat dicari dengan menggunakan off

    set method. Harga yang diperoleh dengan cara ini dinamakan off set yield strength

    (kekuatan luluh). Dalam hal ini yield dianggap mulai terjadi bila sudah timbul

    regangan plastik sebesar 0,2 % atau 0,35 % (tergantung kesempatan). Secara

    grafik, offset yield strength dapat dicari dengan menarik garis sejajar dengan garis

  • 6

    elastik dari titik regangan 0,2 % atau 0,35% hingga memotong kurva. Titik

    perpotongan ini menunjukkan yield.(lihat gambar 2.5)

    Kekuatan elastik ini penting sekali dalam suatu perancangan karena tegangan yang

    bekerja pada suatu bagian tidak boleh melebihi yield point/strength dari bahan, supaya tidak

    terjadi deformasi plastik.

    2. Kekakuan (stiffness). Suatu bahan yang memiliki kekakuan tinggi bila mendapat

    beban (dalam batas elastiknya) akan mengalami deformasi elastik tetapi hanya

    sedikit saja.Kekakuan ditunjukkan oleh modulus elastisitas (Youngs modulus, E)

    E = el/ ol

    Makin besar harga E, makin kaku. Harga E untuk semua baja hampir sama saja,

    sekitar 2,15 x 106 kg/cm2 atau 30 x 106 psi, harga ini hampir tidak terpengaruh

    oleh komposisi kimia, lakupanas dan proses pembentukannya (sifat mekanik lain

    akan terpengaruh oleh halhal tersebut).

    Kekakuan untuk beberapa rancang bangun tertentu sering lebih penting daripada

    kekuatan. Misalnya untuk mesin perkakas, bila rancang bangunya kurang kaku

    maka akan mengakibatkan proses permesinan yang dikerjakan dengan mesin

    tersebut akan kurang akurat.

    Kekakuan juga dapat dinyatakan dengan Poissons ratio. Bila batang uji ditarik

    secara uniaxial ke arah memanjang maka disamping akan terjadi regangan ke arah

  • 7

    memanjang sebesar x, juga akan mengalami regangan ke arah melintang yaitu

    sebesar y, Poisson ratio didefinisikan sebagai perbandingan antara regangan ke

    arah melintang dengan regangan ke arah memanjang, pada tegangan yang masih

    dalam batas elastik.

    = - y/ x

    Harga negatif diberikan karena regangan ke arah melintang mempunyai harga

    negatif sedang ke arah memanjang mempunyai harga positif. Harga untuk logam

    biasanya berkisar antara 0,25 dan 0,35. makin besar harga suatu logam maka

    logam itu makin kurang kaku.

    3. Resilien (Resilience) menyatakan kemampuan untuk menyerap energi (kerja)

    tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi plastik. Jadi dapat dinyatakan dengan

    banyaknya energi yang diperlukan untuk mencapai batas elastik. Resilien

    dinyatakan dengan modulus resilien (modulus of resilience) yang didefinisikan

    sebagai banyaknya energi yang diperlukan untuk meregangkan satu satuan

    volume bahan hingga sampai batas elastik. Ini dapat dinyatakn secara grafik

    sebagai luasan di bawah grafik daerah elastik (gambar 2.6.).

    Dari gambar 2.6.dapat dihitung besarnya modulus of resilience :

    UR = E . E = E2/2E

    Dari hubungan di atas dapat dilihat bahwa mdulus resilien ditentukan oleh E dan E.

    tetapi Karena harga E dari suatu logam boleh dikatakan tidak berubah maka modulus

    resilien hanya ditentukan oleh E, kekuatan elastik (yield point/strength).

  • 8

    Karena harga E baja akan naik dengan naiknya kekuatan tarik maksimum uR,

    maka bila kekuatan tarik maksimum suatu baja makin tinggi modulus resiliennya

    juga makin tinggi. (lihat gambar 2.7 dan Tabel 2.2)

    Tabel 2.2. MOULUS OF RESILIENCE FOR VARIOUS MATERIALS

    Material

    E, psi

    so, psi

    Modulus of

    resilience, UR

    Medium-carbon steel

    High-carbon spring steel

    Duraluminum

    Copper

    Rubber

    Acrylic polymer

    30 x 106

    30 x 106

    10,5 x 106

    16 x 106

    150

    0,5 x 106

    45,000

    140,000

    18,000

    4,000

    300

    2,000

    33,7

    320

    17

    5,3

    300

    4,0

    Resilien adalah sifat penting bagi bagian bagian yang harus menerima tegangan

    dan sekaligus juga regangan elastik yang besar, seperti misalnya pegas pada alat

    transport, ia harus menerima beban/tegangan dan juga harus mampu berdeformasi

    secara elastik cukup banyak.

    1.2.2 Sifat mekanik didaerah plastik

    1. Kekuatan tarik (Tensile strength) menunjukkan kemampuan untuk menerima

    beban/tegangan tanpa menjadi rusak/putus. Ini dinyatakan dengan tegangan

    maksimum sebelum putus. Kekuatan tarik (Ultimate tensile strength UTS) :

    UTS = u = Pmax/Ao

    UTS/kekuatan tarik ini sering dianggap sebagai data terpenting yang

    diperoleh dari hasil pengujian tarik, karena biasanya perhitungan

    perhitungan kekuatan dihitung atas dasar kekuatan tarik ini (sekarang ada

    kecenderungan untuk mendasarkan perhitungan kekuatan pada dasar yang

    lebih rasional yaitu yield point/yield strength).

    Pada baja, kekuatan tarik akan naik seiring dengan naiknya kadar karbon dan

    paduannya. (gambar 2.8.)

  • 9

    2. Keuletan (ductility) menggambarkan kemampuan untuk berdeformasi secara

    plastik tanpa menjadi patah. Dapat diukur dengan besarnya regangan plastik

    yang terjadi setelah batang uji putus. Keuletan biasanya dinyatakan dengan

    persentase perpanjangan (persentage elongation) : D = (Li Lo)/Lo x 100 %

    Li = panjang gage length setelah putus.

    Bila keuletan dinyatakan dengan persentase perpanjangan maka panjang gauge

    length mulamula juga harus disebutkan, jadi misalnya dituliskan persentase

    perpanjangan 25 % pada gauge length 50 mm.

    Secara grafik persentase perpanjangan dapat diukur pada diagram - , yaitu

    dengan menarik garis dari titik patah (B, pada gambar 2.9.) sejajar dengan

    garis elastik hingga memotong absis (D, pada gambar 2.9.). Panjang DC

    adalah regangan elastik, panjang OD adalah regangan plastik.

  • 10

    Keuletan juga dapat dinyatakan dengan persentase pengurangan luas

    penampang (persentange reduction in area) :

    D = (Ao Ai)/Ao x 100 %

    Ai = luas penampang batang uji pada patahan.

    Pada baja, dan juga pada logamlogam lain, keuletan banyak ditentukan oleh

    strukturmikro, jadi juga ditentukan oleh komposisi kimia dari paduan, laku

    panas dan tingkat deformasi dingin yang dialami. Pada baja, kenaikan kadar

    karbon akan menaikkan kekuatandan kekerasan tetapi akan menurunkan

    keuletan. Demikian pula dengan tingkat deformasi dingin, makin tinggi tingkat

    deformasi dingin yang dialami makin tinggi kekuatan dan kekerasan tetapi

    keuletan akan makin rendah. Keuletan merupakan salah satu sifat mekanik

    yang amat penting karena :

    Keuletan menunjukkan seberapa banyak suatu logam dapat dideformasi

    tanpa menjadi patah/retak, hal ini penting dalam menentukan besarnya

    deformasi yang akan dilakukan pada proses rolling, extruding, forging,

    drawing dan lain lain.

    Kerusakan pada bahan yang memiliki keuletan cukup tinggi biasanya

    didahului oleh adanya deformasi, sehingga bila dijumpai adanya deformasi

    maka akan dapat diambil tindakan untuk mencegah terjadinya kerusakan

    lebih lanjut.

  • 11

    Dapat digunakan sebagai indicator dari perubahan komposisi kimia dan

    kondisi proses pengerjaan.

    3. Ketangguhan (toughness) menyatakan kemampuan menyerap energi tanpa

    mengakibatkan patah, dapat diukur dengan besarnya energi yang diperlukan

    untuk mematahkan. Ketangguhan dinyatakan dengan modulus ketangguhan

    (modulus of toughness atau toughness index number) yang dapat didefinisikan

    sebagai banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan satu satuan

    volume suatu bahan. Secara grafik, ini dapat diukur dengan luasan yang

    berada dibawah kurva tegangan regangan dari hasil pengujian tarik.

    Ada beberapa pendekatan matematik yang dapat digunakan

    mengukur/menghitung besarnya modulus ketangguhan UT, yaitu :

    - untuk bahan yang ulet (ductile) :

    UT = u . t atau

    UT = t . ( u + y)/2

    - untuk bahan yang getas (brittle)

    UT = 2/3 u . t

    Dimana :

    UT = modulus ketangguhan (toughness index number)

    u = ultimate tensile strength

    y = yield point/strength

    t = regangan total pada saat putus

    Pada beberapa komponen mesin seperti kopling, roda gigi, rantai, kait,

    kran dan lain lain, seringkali mengalami kenaikan tegangan sesaat

    hingga diatas yield pointnya, untuk itu akan diperlukan bahan yang

    memiliki ketangguhan cukup tinggi.

    Ketangguhan merupakan suatu konsep yang sangat penting dan banyak

    dipergunakan, tetapi sebenarnya sulit ditetapkan seberapa besar

    sebenarnya ketangguhan yang dibutuhkan untuk suatu keperluan, juga sulit

    untuk mengukur seberapa besar sebenarnya ketangguhan suatu barang jadi

    yang terbuat dari bahan tertentu, karena banyak hal yang mempengaruhi

    ketangguhan, antara lain adanya cacat, bentuk dan ukurannya, bentuk dan

    ukuran benda, kondisi pembebanan/strain rate, temperatur dan lain lain

    yang banyak dianataranay sulit diukur.

  • 12

    Dari uraian tentang sifat mekanik dapat dianalisis bahwa ketangguhan

    ditentukan oleh kekuatan dan keuletan, dimana kedua sifat ini biasanya

    berjalan bertentangan, artinya bila kekuatan naik maka keuletan menurun.

    Ini dapat dilihat dengan membandingkan baja karbon rendah (yang

    kekuatannya rendah tetapi keuletannya tinggi), baja karbon menengah

    (dengan kekuatan yang lebih tinggi tetapi keuletannya lebih rendah)dan

    baja karbon tinggi (yang kekuatannya sangat tinggi tetapi juga sangat

    getas). Dari Gambar 2.11. di belakang tampak bahwa ketangguhan paling

    tinggi akan diperoleh pada baja karbon menengah.

    1.2.3 Diagram tegangan regangan sebenarnya

  • 13

    Diagram teganganregangan seperti yang dibicarakan didepan disebut diagram

    teganganregangan normal karena perhitungan tegangan dan regangan tersebut

    berdasarkan panjang uji dan luas penampang mulamula (nominal), pada hal setiap saat

    selalu terjadi perubahan sebagai akibat penarikan yang sedang berlangsung.Dengan

    demikian seharusnya tegangan dan regangan dihitung berdasarkan luas penampang dan

    batang uji pada sesaat itu (bukan yang mulamula). Dari hal ini terlihat bahwa sebenarnya

    diagram tegangan-regangan normal (kadangkadang disebut juga diagram tegangan-

    regangan konvensional) kurang akurat, namun demikian untuk keperluan teknik

    (engineering) pada umumnya dianggap sudah memadai, karena dinamakan juga diagram

    teganganregangan teknik (engineering).

    Tetapi untuk beberapa keperluan tertentu, seperti misalnya untuk perhitungan

    pada proses pembentukan (rolling, forging dll) serta untuk perhitungan yang lebih

    mendetail yang memerlukan ketelitian lebih tinggi akan diperlukan diagram tegangan

    regangan sebenarnya (true stress true strain diagram).

    Definisi :

    Tegangan normal : Tegangan sebenarnya :

    = P/Ao 1 = P/A

    Regangan normal : Regangan sebenarnya :

    = (L Lo)/Lo 1=(L1 Lo)/Lo + (L2 L1)/L1 + (L3 L2)/L2..

    = L/Lo 1 = Lo L dL/L = LoL ln L = ln (L/Lo)

    Hubungan antara tegangan normal dengan tegangan sebenarnya :

    1 = (1 + )

    Hubungan antara regangan normal dengan regangan sebenarnya :

    1 = b (1+ )

  • 14

    Kedua hubungan diatas hanya berlaku hingga saat terjadinya necking, di luar itu maka

    tegangan dan regangan sebenarnya harus dihitung berdasarkan pengukuran nyata pada

    batang uji, beban dan luas penampang setiap saat.

    Untuk daerah elastik boleh dikatakan tidak ada perbedaan antara tegangan /

    regangan nominal dengan tegangan / regangan sebenarnya, perbedaan mulai terjadi di

    daerah plastik. Pada diagram tegangan regangan normal sesudah melampaui tegangan

    maximum akan terjadi penurunan, sedang pada diagram tegangan regangan sebenarnya

    terus naik hingga putus. (Gambar 2.12.)

    Dari data yang terkumpul dari berbagai logam/paduan tampak ada hubungan yang

    hampir linier antara tegangan sebenarnya dengan regangan sebenarnya, yang diplot pada

    grafik loglog. Ada beberapa persamaan matematik yang diajukan untuk menyatakan

    hubungan tersebut. Salah satu persamaan yang dianggap cukup representif untuk banyak

    bahan teknik adalah:

    1 = k . m

    dimana : k = strength coefficient

    n = strain hardening exponent

    Harga k adalah harga true stress 1 pada true strain 1 = 1. Harga n dapat

    diturunkan dari persamaan diatas :

    Tabel 2.3. Material constant n and k for different sheet materials

    Material

    Treatment

    n

    k

    (psi)

    Thicknes

    (in.)

    ..

    .. ........

    .....

    .........

    ..

    5. SAE 4130 steel

    Anncaled

    Anncaled and

    temper-rolled

    Anncaled in wet

    hydrogen

    Anncaled

    Anncaled

    Normalized and

    temper-rolled

    0.261

    0.234

    0.284

    0.156

    0.118

    0.156

    77.100

    73.100

    75.500

    93.330

    169.400

    154.500

    0.037

    0.037

    0.037

    0.037

    0.037

    0.037

  • 15

    ............................

    6. SAE 4130

    steel.............................

    ..................

    ..

    8. Alcoa 2-S

    aluminium...................

    .....................

    ...

    Anncaled

    Anncaled

    Anncaled

    0.229

    0.211

    0.211

    143.000

    55.900

    48.450

    0.050

    0.040

    0.040

    Pernyataan matematik diatas berlaku untuk daerah plastik dan juga hanya sampai saat

    terjadi necking. Di luar itu akan terjadi penyimpangan. Pada Tabel 2.3. dan Gambar 2.13.

    ditunjukkan grafik hubungan true stress-true strain untuk beberapa bahan dan harga

    konstantanya, berdasarkan persamaan matematik di atas.

    Pada operasi oembentukan seperti rolling, drawing, dll, tidak diinginkan terjadinya

    necking, karena itu perlu diketahui dengan pasti kapan necking akan terjadi. Necking

    akan terjadi pada saat beban maksimum, titik ini dinamakan titik instabilitas.

    Pada titik ini berlaku dP = 0 karena P = 1A dan 1 = ln (Ao/A)

    Atau A = maka

    P = 1. dan

    dP = - ( 1. ) d 1 + .

    Sehingga untuk beban maksimum dimana dP = 0 akan berlaku d 1u/d 1u = 1u.

  • 16

    Sehingga

    Dari persamaan di atas dapat digambarkan secara grafik dimana letak titik yang

    menyataka beban maksimum (Gambar 2.14)

    1.3.LangkahLangkah Percobaan

    Sebelum Percobaan

    1. Specimen dibentuk menurut standart

    2. Catat merk, type, nomor seri , tahun pembuatan kemampuan mesin dll.

    3. Sket mesin secara keseluruhan dan bagian utamanya.

    4. Siapkan dan pasang kertas grafik dan pulpen pada mesin

    5. Ukur dan catat dimensi dari specimen sesuai dengan gambar standart specimen

    pengujian.

    6. Perkirakan beban tertinggi yang diberikan sebagai tahanan atau reaksi terhadap

    beban luar (untuk hal ini akan ditentukan oleh asisten).

    7. Siapkan mesin tarik yang akan digunakan.

    8. Catat skala mesin pada mesin tarik.

    9. Pasang specimen pada crosshead.

    Saat Percobaan

    1. Jalankan mesin tarik, dan catat besarnya beban yield, ultimate, dan patah yang

    terjadi.

    2. Setelah percobaan, ukur dan catat diameter pada bagian yang putus dan ukur pula

    panjang specimen setelah patah.

  • 17

    1.4.Data Hasil Pengujian

    Gambar Spesimen

    Lo

    Do

    Lt

    Tabel Pengujian Tarik

    No

    KETERANGAN

    BAHAN

    I

    Aluminium

    II

    Besi

    III

    Baja

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    Panjang mulamula (lo), mm

    Panjang specimen (lt), mm

    Diameter mulamula (Do), mm

    Luas penampang mulamula (Ao), mm2

    Beban yield (Py), kgf

    Beban ultimate (Pu), kgf

    Beban patah (Ppatah), kgf

    Diameter setelah patah (D1), mm

    Luas penampang setelah patah (A1), mm

    Panjang setelah patah (l1), mm

    Beban proporsional (Pp), kgf

    100

    302

    9

    63.6

    1280,16

    1565

    1565

    7

    38,5

    108

    1124,7

    100

    301

    8.5

    56.7

    2466

    2980

    2911,25

    6

    28,6

    121

    2235,6

    100

    299

    9

    63.6

    2853,41

    2890

    2818,66

    5,5

    23,7

    106

    2189,6

  • 18

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    1600

    0 10

    P (

    kgf)

    L (mm)

    Diagram P- L Aluminium

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    0 20 40

    P (

    kgf)

    L (mm)

    Diagram P- L ST37 (besi)

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    0 5 10

    P (

    kgf)

    L (mm)

    Diagram P- L ST42 (baja)

    DIAGRAM P-- L

    1.5.Menjawab Soal Sesudah Praktikum

    1. Gambar bentuk batang uji menurut ASTM (America Society for Testing and

    Material)

    2. Hasil perhitungan harga tegangan dan regangan

  • 19

    menentukan hargap,y, u, patah, p, y, u, dan patah

    Tegangan bahan (teknik)

    Bahan I ( Aluminium )

    p = = = 17,69 kg/mm2

    y = = = 20,13 kg/mm2

    u = = = 24,61 kg/mm2

    patah = = = 24,61 kg/mm2

    Bahan II ( Besi )

    p = = = 39,43 kg/mm2

    y = = = 43,49 kg/mm2

    u = = = 27,61 kg/mm2

    patah = = = 27,61 kg/mm2

    Bahan III ( Baja )

    p = = = 34,43 kg/mm2

    y = = = 44,87 kg/mm2

    u = = = 45,44 kg/mm2

    patah = = = 45,44 kg/mm2

    Bahan III ( Baja )

    p = l x 100 % =16 x 100% = 16 %

    1o 100

    y = l x 100 % =17x 100% =17 %

    1o 100

  • 20

    u = l x 100 % =22x 100% =22 %

    1o 100

    patah = l x 100 % =22x 100% =22 %

    1o 100

    Regangan bahan (teknik)

    Bahan I (Aluminium )

    p = l x 100 % =6 x 100% = 6 %

    1o 100

    y = l x 100 % =7x 100% =7 %

    1o 100

    u = l x 100 % =14x 100% =14 %

    1o 100

    patah = l x 100 % =14x 100% =14 %

    1o 100

    Bahan II ( Besi )

    p = l x 100 % =22x 100% =22 %

    1o 100

    y = l x 100 % =27x 100% =27 %

    1o 100

    u = l x 100 % =62x 100% =62 %

    1o 100

    patah = l x 100 % =62x 100% =62 %

    1o 100

    Bahan III ( Baja )

    p = l x 100 % =16 x 100% = 16 %

    1o 100

  • 21

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 20 40

    Diagram - ST37 (besi)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    0 5 10

    Diagram - Aluminium

    y = l x 100 % =17x 100% =17 %

    1o 100

    u = l x 100 % =22x 100% =22 %

    1o 100

    patah = l x 100 % =22x 100% =22 %

    1o 100

    Diagram -

    3. Data hasil pengujian

    05

    101520253035404550

    0 5 10

    Diagram - ST42 (baja)

  • 22

    N

    o.

    Keterangan Alumunium Besi baja

    1 Tegangan proporsional (p) (kg/ mm) 17,69 39,43 34,43

    2 Tegangan yield (y) (kg/ mm) 20,13 43,49 44,87

    3 Tegangan ultimate (u)(kg/ mm) 24,61 27,61 45,44

    4 Tegangan patah (p) (kg/ mm) 24,61 27,61 45,44

    5 Regangan proporsional (p) % 6 % 22 % 16 %

    6 Regangan yield (y) % 7 % 27 % 17 %

    7 Regangan ultimate (u) % 14 % 62 % 22 %

    8 Regangan patah (patah) % 14 % 62 % 22 %

    4. Dari data hasil pengujian tentukan

    Bahan I (Aluminium )

    Kekuatan tarik (UTS)

    UTS= u = P max/ Ao = 1565= 24,61 kgf/mm2

    63.6

    Kekuatan luluh

    Dy = Py/ Ao = 1280,16= 20,13 kgf/mm 2

    63..6

    Kekuatan putus

    UT = ut = (24,61) (14) = 344,54 kgf/mm2

    Perpanjangan

    l =L1 - Lo = 108 100 = 8 mm

    Reduksi penampang

    A = Ao A1 = 63.6 38,5 = 25,1 mm2

    Bahan II ( Besi )

    Kekuatan tarik (UTS)

    UTS= u = P max/ Ao = 2980= 52.56 kgf/mm2

    56.7

    Kekuatan luluh

    y = Py/ Ao = 2466= 43.49 kgf/mm2

    56.7

  • 23

    Kekuatan putus

    UT = ut = (24.61)(62) = 1525.82 kgf/mm2

    Perpanjangan

    l =L1 - Lo = 121 100 = 21 mm

    Reduksi penampang

    A = Ao A1 = 56.7 28.6 = 28.1 mm2

    Bahan III ( Baja )

    Kekuatan tarik (UTS)

    UTS= u = P max/ Ao = 2890= 45.5 kgf/mm2

    63.6

    Kekuatan luluh

    y = Py/ Ao =2853.41= 44.87 kgf/mm2

    63.6

    Kekuatan putus

    UT = ut = (45.44)(22) = 999.68 kgf/mm2

    Perpanjangan

    l =L1 - Lo = 106 100 = 6 mm

    Reduksi penampang

    A = Ao A1 = 63.6 23.7 = 39.9 mm2

    5. Hitung berapa besar Tegangan dan Regangan sebenarnya

    Tegangan sebenarnya

    Bahan I ( Aluminium )

    A1 = = = 60 mm2

    p = = = 18.7 kg/mm2

    A2 = = = 59.5 mm2

    y = = = 21.51 kg/mm2

    A3 = = = 55.7 mm2

  • 24

    u = = = 28.1 kg/mm2

    patah = u= = 28.1 kg/mm2

    Bahan II ( Besi )

    A1 = = = 46.5 mm2

    p = = = 48.1 kg/mm2

    A2 = = = 44.65 mm2

    y = = = 55.22 kg/mm2

    A3 = = = 35 mm2

    u = = = 85.14 kg/mm2

    A4 = = = 35 mm2

    patah = = = 83.18 kg/mm2

    Bahan III ( Baja )

    A1 = = = 54.83 mm2

    p = = = 39.94 kg/mm2

    A2 = = = 54.36 mm2

    y = = = 47.93 kg/mm2

    A3 = = = 52.14 mm2

    u = = = 55.43 kg/mm2

    A4 = = = 52.14 mm2

  • 25

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    0 20 40

    s

    s

    Diagram s- s ST37 (besi)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    0 5 10

    s

    s

    Diagram s- s Aluminium

    patah = = = 54.06 kg/mm2

    Regangan sebenarnya = regangan bahan (teknik)

    6. Diagram s -s

    7. Sumber kesalahan :

    1. Meletakkan spesimen tidak tegak lurus dengan mesin tarik

    2. Ketidaktelitian melihat nilai pengukuran

    3. Pengamatan skala pembebanan pada dial indicator kurang teliti

    sehingga pembacaan skala beban grafik hasil pengujian terdapat

    kesalahan

    4. Jarak penjepit spesimen

    1.6 Analisa data

    No. Keterangan Alumunium besi baja

    1 Tegangan proporsional (p) (kg/ mm) 17.69 39.43 34.43

    2 Tegangan yield (y) (kg/ mm) 20.13 43.49 44.87

    3 Tegangan ultimate (u)(kg/ mm) 24.61 27.61 45.44

    4 Tegangan patah (p) (kg/ mm) 24.61 27.61 45.44

    5 Regangan proporsional (p) % 6 22 16

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 5 10

    s

    s

    Diagram s- s ST42 (baja)

  • 26

    6 Regangan yield (y) % 7 27 17

    7 Regangan ultimate (u) % 14 62 22

    8 Regangan patah (patah) % 14 62 22

    9 Kekuatan tarik (UTS) (kg/ mm) 24,61 52.56 45.5

    10 Kekuatan luluh (Dy) (kg/ mm) 20,13 43.49 44.87

    11 Kekuatan putus (ketangguhan/UT) (kg/mm) 344,54 1525.82 999.68

    12 Perpanjangan (l) ( mm ) 8 21 6

    13 Reduksi penampang ( A) ( mm2

    ) 25.1 28.1 39.9

    1.7 Kesimpulan

    1.kekuatan tarik akan naik seiring naiknya kadar karbon dan jenis bahan paduannya.

    2.kekuatan dapat di tunjukan dengan modulus elastisitas dimana besar harga

    spesimen akan semakin kaku.

    3.dalam pengujian tarik pada spesimen akan mengalami dua proses yaitu

    pertambahan panjang dan patah.

    4.daerah elastis adalah daerah dimana spesimen di berikan beban kemudian beban

    tersebut di hilangkan maka bentuk spesimen akan kembali pada bentuk semula

    tanpa mengalami kerusakan sekecil apapun.

    5.daerah plastis adalah daerah di mana beban yang di berikan di hilangkan maka

    benda tidak akan kembali kebentuk swmula.

    6.pada uji tarik terdapat beberapa titik yang spesifik yaitu titik yield dan titik

    maksimum ( ultimate).

  • 27

    BAB II

    PENGUJIAN KEKERASAN

    2.1.Tujuan Pengujian

    Untuk melihat kemampuan bahan terhadap adanya deformasi plastis

    2.2.Dasar Teori

    Kekerasan sebenarnya merupakan suatu istilah yang sulit didefinisikan secara

    tepat, karena setiap bidang ilmu dapat memberikan definisinya sendirisendiri yang

    sesuai dengan persepsi dan keperluannya. Karenanya juga cara pengujian kekerasan ada

    bermacammacam tergantung konsep yang dianut. Dalam engineering, yang menyangkut

    logam, kekerasan sering dinyatakan sebagai kemampuan untuk menahan indentasi /

    penetrasi / abrasi. Ada beberapa cara pengujian kekerasan yang terstandart yang

    digunakan untuk menguji kekerasan logam, pengujian Brinell, Rockwell, Vickers dll.

    2.2.1. Pengujian Kekerasan Brinell

    Pegujian Brinell adalah salah satu cara pengujian kekerasan yang paling banyak

    digunakan. Pada pengujianBrinell digunakan bola baja yang dikeraskan sebagai indentor.

    Indentor ini ditusukkan ke permukaan logam yang diuji dengan gaya tekan tertentu

    selama waktu tertentu pula (antara 10 sampai 30 detik). Karena penusukan (indentasi) itu

    maka pada permukaan logam tersebut akan terjadi tapak tekan yang berbentuk tembereng

    bola. Kekerasan Brinell dihitung sebagai :

    P = gaya tekan (kg)

    D = diameter bola indentor (mm)

    d = diameter tapak tekan (mm)

    Biasanya pada pengujian kekerasan Brinell yang standart digunakan bola baja

    yang dikeraskan berdiameter 10 mm, gaya tekan 3000 kg (untuk pengujian kekerasan

    baja), atau 1000 atau 500 kg (untuk logam non ferrous, yang lebih lunak), dengan lama

    penekanan 1015 detik. Tetapi mengingat kekerasan bahan yang diuji dan juga tebal

    bahan (supaya tidak terjadi indentasi yang terlalu dalam atau terlalu dangkal), boleh

    digunakan gaya tekan dan indentor dengan diameter yang berbeda asalkan selalu dipenuhi

  • 28

    persyaratan P/D2 = konstan. Dengan memenuhi persyaratan tersebut maka hasil

    pengukuran tidak akan berbeda banyak bila diuji dengan gaya tekan/diameter bola

    indentor yang berbeda. Harga konstanta ini untuk baja adalah 30, untuk tembaga/paduan

    tembaga 10 dan untuk aluminium/paduan aluminium

    Untuk pengujian logam yang sangat keras (di atas 500 BHN) bahan indentor dari

    baja yang dikeraskan tidak cukup baik, karena indentor itu sendiri mungkin mulai

    terdeformasi, maka digunakan bola dari karbida tungsten, yang mampu mengukur sampai

    kekerasan sekitar 650 BHN.

    2.2.2. Pengujian kekerasan Rockwell

    Pada pengujian Brinell harus dilakukan pengukuran diameter tapak tekan secara

    manual, sehingga ini memberi peluang untuk terjadinya kesalahan pengukuran,

    disamping juga akan memakan waktu. Pada cara Rrockwell pengukuran langsung

    dilakukan oleh mesin, dan mesin langsung menunjukkan angka kekerasan dari bahan

    yang diuji. Cara ini lebih cepat dan akurat.

    Pada cara Rockwell yang normal, mulamula permukaan logam yang diuji

    ditekan oleh indentor dengan gaya tekan 10 kg, beban awal (minor load Po), sehingga

    ujung indentor menembus permukaan sedalam h (lihat gambar 2.15.). Setelah itu

    penekanan diteruskan dengan memberikan beban utama (major load P) selama beberapa

    saat, kemudian beban utama dilepas, hanya tinggal beban awal, pada saat ini kedalaman

    penetrasi ujung indentor adalah h1.

    Kekerasan diperhitungkan berdasarkan perbedaan kedalaman penetrasi ini.Karena yang

    diukur adalah kedalaman penetrasi, maka pengukuran dapat dilakukan dengan

    menggunakan dial indicator, dengan sedikit modifikasi yaitu piringan penunjuknya

    menunjukkan skala kekerasan Rockwell.

    Dengan cara Rockwell dapat digunakan beberapa skala, tergantung pada

    kombinasi jenis indentor dan besar beban utama yang digunakan. Macam skala dan jenis

    indentor serta besar beban utama dapat dilihat pada Tabel 2.4.di bawah. Untuk logam

  • 29

    biasanya digunakan skala B atau C, dan angka kekerasannya dinyatakan dengan RB dan

    RC.untuk skala B harus digunakan indentor berupa bola baja berdiameter 1/10 dan

    beban utama 100 kg. kekerasan yang dapat diukur dengan Rockwell B ini sampai RB

    100, bila pada suatu pengukuran diperoleh angka di atas 100 maka pengukuran harus

    diulangi dengan menggunakan skala lain. Kekerasan yang diukur dengan skala B ini

    relatif tidak begitu tinggi, untuk mengukur kekerasan logam yang keras digunakan

    Rockwell C (amapai angka kekerasan RC 70) atau Rockwell A (untuk yang sangat getas).

    Table 2.4. Loads and indentors for Rockwell hardness tests.

    Di samping Rockwell yang normal ada pula yang disebut superficial Rockwell,

    yang menggunakan beban awal 3kg, indentor kerucut intan (diamond cone, brale) dan

    beban utama 15, 30 atau 45 kg.Superficial Rockwell digunakan untuk specimen yang

    tipis.

    2.2.3. Pengujian kekerasan Vickers

    Prinsip dasar pengujian ini sama dengan pengujian Brinell, hanya saja di sini

    digunakan indentor intan yang berbentuk piramid beralas bujur sangkar dan sudut puncak

    antara dua sisi yang berhadapan 136o. tapak tekannya tentu akan berbentuk bujur

    sangkar, dan yang diukur adalah panjang kedua diagonalnya lalu diambil rataratanya.

    Angka kekerasan Vickers dihitung dengan :

    HV = = 1,854 P/d2

    Dimana : P = gaya tekan (kg)

    d = diagonal tapak tekan ratarata (mm)

    = sudut puncak indentor = 136o

    Hasil pengujian kekerasan Vickers ini tidak tergantung pada besarnya gaya tekan

    (tidak seperti pada Brinell), dengan gaya tekan yang berbeda akan menunjukkan hasil

    yang sama untuk bahan yang sama. Dengan demikian juga Vickers dapat mengukur

    Test

    Load

    Kilograms

    Indentor

    A

    B

    C

    D

    F

    G

    60

    100

    150

    100

    60

    150

    Brale

    ball

    Brale

    Brale

    ball

    ball

  • 30

    kekerasan bahan mulai dari yang sangat lunak (5 HV) sampai yang amat keras (1500 HV)

    tanpa perlu mengganti gaya tekan. Besarnya gaya tekan yang digunakan dapat dipilih

    antara 1 sampai dengan 120 kg, tergantung pada kekerasan/ketebalan bahan yang diuji

    agar diperoleh tapak tekan yang mudah diukur dan tidak ada anvil effect (pada benda

    yang tipis).

    2.2.4. Kekerasan Meyer

    Meyer mengukur kekerasan dengan cara yang hampir sama seperti Berinell, juga

    menggunakan indentor bola, hanya saja angka kekerasannya tidak dihitung dengan luas

    permukaan tapak tekan, tetapi dihitung dengan luas proyeksi tapak tekan.

    Angka kekerasan Meyer :

    dimana : P = gaya tekan (kg)

    d = diameter tapak tekan (mm)

    dengan cara ini hasil hasil pengukuran tidak lagi terpengaruh oleh besarnya gaya

    tekan yang digunakan untuk menekan indentor (jadi tidak seperti Brinell). Hasilnya akan

    sama walaupun pengukuran dilakukan dengan gaya tekan berbeda. Walapun demikian

    ternyata pengujian Meyer tidak banyak digunakan.

    2.2.5 Microhardness test

    Untuk kepeluan metalurgik seringkali diperlukan pengukuran kekerasan pada

    daerah yang sangat kecil, misalnya pada salah satu strukturmikro, atau pada lapisan yang

    sangat tipis misalnya pada lapisan pada lapisan electroplating. Untuk itu pengujian

    dilakukan dengan gaya tekan yang sangat kecil, di bawah 1000 gram, menggunakan

    mesin yang dikombinasi dengan mikroskop. Cara yang biasa digunakan adalah Mikro

    Vickers atau Knoop.

    Pada Mikro Vickers, indentor yang digunakan juga sama seperti pada Vickers

    biasa, juga cara perhitungan angka kekerasannya, hanya saja gaya tekan yang digunakan

    kecil sekali, 1 sampai 1000 gram, dan panjang diagonal indentasi diukur dalam micron.

    Pada Knoop microhardness test, digunakan indentor pyramid intan dengan alas

    berbentuk belah ketupat yang perbandingan panjang diagonalnya 1 : 7 (Gambar 2.17.

  • 31

    Angka kekerasan Knoop dihitung sebagai berikut :

    HK = 14,299 P/l2

    dimana : P = gaya tekan (gr)

    l = panjang diagonal tapak tekan yang panjang (mikron)

    mengingat bentuk indentornya maka Knoop akan menghasilkan indentasi yang sangat

    dangkal (dibandingkan dengan Vickers), sehingga sangat cocok untuk pengujian

    kekerasan pada lapisan yang sangat tipis dan/atau getas.

    2.2.6. Perbandingan pemakaian hardness test

    Setiap cara pengujian yang diuraikan di atas mempunyai kelebihan dan

    kekurangan. Cara pengujian kekerasan yang normal mempunyai beberapa persamaan

    dalam persyaratan/prosedur, antara lain bahwa permukaan yang diuji harus cukup halus

    dan rata, specimen harus cukup tebal (tidak kurang dari 6 mm untuk Brinell standart, 1,5

    mm untuk Rockwell normal). Specimen harus dapat ditumpuh dengan baik dan

    permukaan yang diuji harus horizontal.Titik pengujian tidak boleh terlalu berdekatan dan

    tidak terlalu dekat dengan tepi specimen.

    Brinell standart akan mengakibatkan terjadinya indentasi yang cukup besar,

    karena itu biasanya tidak digunakan pada permukaan dari finished product dan benda

    yang kecil/tipis. Rockwell hanya meninggalkan bekas yang sangat kecil sehingga tidak

    mengakibatkan cacat pada permukaan, tetapi karena penggunaan indentor yang kecil

    ini.Rockwell tidak baik digunakan pada bahan yang tidak homogen, seperti pada besi

    tuang kelabu dimana terdapat bagianbagian yang sangat lunak (grafit).Untuk ini

    sebaiknya digunakan Brinell, di samping itu Brinell tidak menuntut kehalusan permukaan

    yang terlalu tinggi, cukup dengan geinda kasar.

    Pada Brinell dan Vickers dilakukan pengukuran tapak tekan secara manual, akan

    memakan waktu dan member peluang untuk terjadinya kesalahan pengukuran. Kadang

    kadang pengukuran tapak tekan ini tidak mudah, karena ada kemungkinan terjadi sinking

    dan ridging (Gambar 2.18.). Sinking terjadi pada logam yang dianil sedang ridging terjadi

    pada logam yang dideformasi dingin.

  • 32

    Vickers dapat mengukur kekerasan mulai dari yang sangat lunak sampai yang

    keras, tidak terpengaruh oleh besarnya gaya tekan yang dipakai, sangat mudah untuk

    membandingkan kekerasan bahan yang satu dengan lainnya karena hanya ada satu skala

    saja. Tetapi Vickers sangat sensitive terhadap kekasaran permukaan, sehingga diperlukan

    persiapan yang lebih teliti untuk menghaluskan permukaan.Karenanya biasanya Vickers

    hanya digunakan dalam laboratorium penelitian.

    Demikian pula dengan microhardness test dan Rockwell superficial, memerlukan

    persiapan specimen yang sangat teliti, perlu dilakukan grinding mulai dari yang kasar

    sampai yang halus, dilanjutkan dengan polishing, seperti halnya yang dilakukan pada

    persiapan specimen metallografy. Bahkan mungkin diperlukan etching. Tetapi cara

    pengujian ini dapat digunakan untuk benda yang sangat tipis dan untuk daerah yang

    sangat kecil. Ini juga hanya untuk laboratorium.Pada Tabel 2.5. dapat dilihat penggunaan

    jenis pengujian kekerasan.

    BRINELL ROCKWELL ROCKWELL

    SUPERFICIAL VICKERS MICROHARDNESS

  • 33

    Structural steel

    and other rolled

    section

    Most castings

    including steel,

    cast iron, and

    alunimiun

    Most forgings

    Finished parts, such as

    bearings, bearig races,

    valves, nuts, bolts, gear

    pullers, rolls, pins, pivots,

    stops, etc.

    Cutting tools, such as

    saws, knives, chisels,

    scissors.

    Forming tools

    Small castings and

    forgings

    Sheet metal

    Large-diameter wire

    Electrical contacts

    Plastic sheel or parts

    Case-hardened parts

    Cemented carbides

    Same as standard

    Rockwell except where

    shallower penetration is

    necessary, as in :

    Thin casehardned part.

    to 0,10 in

    Thn materials down to

    0,06 in.

    Cemented carbides

    Powered metals

    Same as Rockwell and

    Rockwell superticial

    except where higher

    accuracy or shallower

    penetration is necessary.

    as in

    Thin case-hardened

    parts. 0,05 to 0,10 in.

    Thin material down to

    0,05 in.

    Highly finished parts to

    avoid a removal opetion.

    Thin section, such as

    tubing.

    Weak structures.

    Plating thickness

    Plated surfaces.

    Coatings, such as laquer,

    varnish, or paint.

    Forls and very thin

    materials down to 0,001 in.

    To estabilish case

    gradients.

    Bimetals and laminated

    materials.

    Very small parts or areas,

    such as watch gears,

    cutting tool edgers, thread

    crests, pivot points, etc

    Very brittle or frgile

    materials (Knoop indenter),

    such as silicon, germanium,

    glass, tooth enamel.

    Opaque, clear, or

    translucent materials.

    Powdered metals.

    To investigate individual

    constituents of a metals

    To determine grain or grain

    boundary hardness.

    2.2.7. Konversi angka kekerasan

    Untuk suatu keperluan praktis kadangkadang perlu mengadakan konversi atas

    hasil pengukuran kekerasan suatu cara ke cara lain. Ternyata hal ini tidak mudah karena

    adanya perbedaan pada prinsip kerja dari masingmasing cara pengukuran kekerasan.

    Karenanya hubungan konversi ini hanya sekedar suatu hubungan empiric.Dan hubungan

    knversi inipun hanya berlaku untuk satu jenis logam tertentu saja, sehingga masing

    maing logam harus memiliki hubungan konversi sendiri-sendiri.Hubungan konversi yang

    sudah banyak dibuat adalah hubungan konversi antara Binell 4(BHN), Rockwell 4(RA,

    RB, RC, superficial) dan Vckers (HV atau VHN atau DPHN) untuk baj, seperti tertera

    pada Tabel 2.6.

    Dari table tersebut tampak bahwa angka kekerasan Brinell hampir sama dengan

    angka kekerasan Vickers (Vickers sedikit lebih tinggi, 5 -10 %), sedang terhadap

  • 34

    Rockwell B, Brinell/Vickers kira-kira dua kali lebih besar, dan terhadap Rockwell C,

    kira-kira 10 13 kali lebih besar.

    Table 2.6.APPNOXIMATE HARDNESS CONVERSION NUMBER FOR

    STEEL, BASED ON DPH (VICKERS).

    Dia

    mond p

    yra

    mid

    Har

    dnes

    s num

    ber

    Vic

    ker

    s,

    50 k

    g l

    oad

    Brinell hardness numbers 10-

    mm ball 3000-kg load Rockwell hardness number

    Rockwell superficial hardnes

    number superficial Brale

    penetrator

    Sher

    e se

    lero

    scupe

    har

    dnes

    s num

    ber

    Dia

    mond p

    yra

    mid

    har

    dnes

    s num

    ber

    . V

    icker

    s, 5

    0-k

    g l

    oad

    Sta

    ndar

    d b

    all

    Hult

    gre

    n b

    all

    Tungal

    en c

    arbid

    e bal

    l

    A s

    cale

    60

    -kg l

    oad

    Bra

    le

    pen

    etra

    tor

    B s

    cale

    100

    -kg l

    oad

    1/1

    0-

    mei

    da

    bal

    l

    A s

    cale

    150

    -kg l

    oad

    Bra

    le

    pen

    etra

    tor

    D s

    cale

    100

    -kg l

    oad

    Bra

    le

    pen

    etra

    tor

    15

    -N s

    cale

    15

    -kg l

    oad

    30

    -N s

    cale

    30

    -kg l

    oad

    45

    -N s

    cale

    45

    -kg l

    oad

    940

    920

    900

    880

    860

    840

    820

    800

    780

    760

    740

    720

    700

    690

    680

    670

    660

    650

    640

    630

    620

    610

    600

    590

    580

    570

    560

    550

    540

    530

    .

    .....

    .

    505

    496

    488

    .

    615

    610

    603

    597

    590

    585

    578

    571

    564

    557

    550

    542

    536

    527

    519

    512

    503

    495

    487

    ............

    ............

    .........

    767

    757

    745

    733

    722

    710

    698

    684

    670

    656

    647

    638

    630

    620

    611

    601

    591

    582

    573

    564

    554

    545

    535

    525

    517

    507

    497

    85.6

    85.3

    85.0

    84.7

    84.4

    84.1

    83.8

    83.4

    83.0

    82.6

    82.2

    81.8

    81.3

    81.1

    80.8

    80.6

    80.3

    80.0

    79.8

    79.5

    79.2

    78.9

    78.6

    78.4

    78.0

    77.8

    77.4

    77.0

    76.7

    76.4

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ........

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ........

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    .......

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ........

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ........

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ........

    68.0

    67.5

    67.0

    66.4

    65.9

    65.3

    64.7

    64.0

    63.3

    62.5

    61.8

    61.0

    60.1

    59.7

    59.2

    58.8

    58.3

    57.8

    57.3

    56.8

    56.3

    55.7

    55.2

    54.7

    54.1

    53.6

    53.0

    52.3

    51.7

    51.1

    76.9

    76.5

    76.1

    75.7

    75.3

    74.8

    74.3

    73.8

    73.3

    72.6

    72.1

    71.5

    70.8

    70.6

    70.1

    69.8

    69.4

    69.0

    68.7

    68.3

    67.9

    67.5

    67.0

    66.7

    66.2

    65.8

    65.4

    64.8

    64.4

    63.9

    93.2

    93.0

    92.9

    92.7

    92.5

    92.3

    92.1

    91.8

    91.5

    91.2

    91.0

    90.7

    90.3

    90.1

    89.8

    89.7

    89.5

    89.2

    89.0

    88.8

    88.5

    88.2

    88.0

    87.8

    87.5

    87.2

    86.9

    86.6

    86.3

    86.0

    84.4

    84.0

    83.6

    83.1

    82.7

    82.2

    81.7

    81.1

    80.4

    79.7

    79.1

    78.4

    77.6

    77.2

    76.8

    76.4

    75.9

    75.5

    75.1

    74.6

    74.2

    73.6

    73.2

    72.7

    72.1

    71.7

    71.2

    70.5

    70.0

    69.5

    75.4

    74.8

    74.2

    73.6

    73.1

    72.2

    71.8

    71.0

    70.2

    69.4

    68.6

    67.7

    66.7

    66.2

    65.7

    65.3

    64.7

    64.1

    63.5

    63.0

    62.4

    61.7

    61.2

    60.5

    59.9

    59.3

    58.6

    57.8

    57.0

    56.2

    97

    96

    96

    93

    92

    91

    90

    88

    87

    86

    84

    83

    81

    80

    70

    .

    77

    .

    75

    ..

    74

    ..

    72

    .

    71

    .

    69

    .

    940

    920

    900

    880

    860

    840

    820

    800

    780

    760

    740

    720

    700

    690

    680

    670

    660

    650

    640

    630

    620

    610

    600

    590

    580

    570

    560

    550

    540

    530

  • 35

    520

    510

    500

    490

    480

    470

    460

    450

    440

    430

    420

    480

    473

    465

    456

    448

    441

    433

    425

    415

    405

    397

    479

    471

    460

    452

    442

    433

    425

    415

    405

    397

    488

    479

    471

    460

    452

    442

    433

    425

    415

    405

    397

    76.1

    75.7

    75.3

    74.9

    74.6

    74.1

    73.6

    73.3

    72.8

    72.3

    71.8

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ........

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ..................

    ......

    50.5

    49.8

    49.1

    48.4

    47.7

    46.9

    46.1

    45.3

    44.5

    43.6

    42.7

    63.5

    62.9

    62.2

    61.6

    61.3

    60.7

    60.1

    59.4

    58.8

    58.2

    57.5

    85.7

    85.4

    85.0

    84.7

    84.3

    83.9

    83.6

    83.2

    82.8

    82.3

    81.8

    69.0

    68.3

    67.7

    67.1

    66.4

    65.7

    64.9

    64.3

    63.5

    62.7

    61.9

    55.6

    54.7

    53.9

    53.1

    52.2

    51.3

    50.4

    49.4

    48.4

    47.4

    46.4

    .

    67

    66

    .

    64

    .

    62

    .

    59

    .

    57

    520

    510

    500

    490

    480

    470

    460

    450

    440

    430

    420

    Dia

    mo

    nd

    py

    ram

    id

    Har

    dn

    ess

    nu

    mb

    er

    Vic

    ker

    s,

    50

    kg

    lo

    ad

    Brinell hardness numbers

    10-mm ball 3000-kg load Rockwell hardness number

    Rockwell superficial hardnes

    number superficial Brale

    penetrator

    Sh

    ere

    sele

    rosc

    up

    e h

    ard

    nes

    s n

    um

    ber

    Dia

    mo

    nd

    py

    ram

    id h

    ard

    nes

    s n

    um

    ber

    . V

    icker

    s, 5

    0-

    kg

    lo

    ad

    Sta

    nd

    ard

    bal

    l

    Hu

    ltg

    ren

    bal

    l

    Tu

    ng

    alen

    car

    bid

    e b

    all

    A s

    cale

    60

    -kg

    lo

    ad

    Bra

    le p

    enet

    rato

    r

    B s

    cale

    10

    0-k

    g l

    oad

    1/1

    0-m

    eid

    a b

    all

    A s

    cale

    15

    0-k

    g l

    oad

    Bra

    le p

    enet

    rato

    r

    D s

    cale

    10

    0-k

    g l

    oad

    Bra

    le p

    enet

    rato

    r

    15-N

    sca

    le

    15-k

    g l

    oad

    30-N

    sca

    le

    30-k

    g l

    oad

    45-N

    sca

    le

    45-k

    g l

    oad

    410

    400

    390

    380

    370

    360

    350

    340

    330

    320

    310

    300

    295

    290

    285

    280

    275

    270

    265

    260

    255

    250

    386

    379

    369

    360

    350

    341

    331

    322

    313

    303

    294

    284

    280

    275

    270

    265

    261

    256

    252

    247

    240

    238

    388

    379

    369

    360

    350

    341

    331

    322

    313

    303

    294

    284

    280

    275

    270

    265

    261

    256

    252

    247

    240

    238

    386

    379

    369

    360

    350

    341

    331

    322

    313

    303

    294

    284

    280

    275

    270

    265

    261

    256

    252

    247

    240

    238

    71.4

    70.8

    70.3

    69.8

    69.2

    68.7

    68.1

    67.6

    67.0

    66.4

    65.6

    65.2

    64.8

    64.5

    64.2

    63.8

    63.5

    63.1

    62.7

    62.4

    62.0

    61.6

    ..........

    ..........

    ..........

    (110.0)

    ..........

    (109.0)

    ..........

    (108.0)

    ..........

    (107.0)

    ..........

    (105.5)

    ..........

    (104.5)

    ..........

    (103.5)

    ..........

    (102.0)

    ..........

    (101.0)

    ..........

    99.5

    41.8

    40.8

    39.8

    38.8

    37.7

    36.6

    35.5

    34.4

    33.3

    32.2

    31.0

    29.8

    29.3

    28.5

    27.8

    27.1

    26.4

    25.6

    24.8

    24.0

    23.1

    22.2

    56.8

    56.0

    55.2

    54.4

    53.6

    52.8

    51.9

    51.1

    50.2

    49.4

    48.4

    47.5

    47.1

    46.5

    46.0

    45.3

    44.9

    44.3

    43.7

    43.1

    42.3

    41.7

    81.4

    81.0

    80.3

    79.8

    79.2

    78.6

    78.0

    77.4

    76.8

    76.2

    75.6

    74.9

    74.6

    74.2

    73.8

    73..4

    73.0

    72.6

    72.1

    71.6

    71.1

    70.6

    61.1

    60.2

    59.3

    58.4

    57.4

    56.4

    55.4

    54.4

    53.6

    52.3

    51.3

    50.2

    49.7

    49.0

    48.4

    47.8

    47.3

    46.4

    45.7

    45.0

    44.2

    43.4

    46.3

    44.1

    42.9

    41.7

    40.4

    39.1

    37.8

    36.5

    36.2

    33.9

    32.3

    31.1

    30.4

    29.5

    28.7

    27.9

    27.1

    26.3

    25.3

    24.3

    23.2

    22.3

    ..........

    55

    ..........

    52

    ..........

    50

    ..........

    47

    ..........

    45

    ..........

    42

    ..........

    41

    ..........

    40

    ..........

    33

    ..........

    37

    ..........

    36

    410

    400

    390

    380

    370

    360

    350

    340

    330

    320

    310

    300

    295

    290

    285

    280

    275

    270

    265

    260

    255

    250

    Note. The value in this table shown in bold-faced type correspond to the values shown in the corresponding joint SAE-ASM-ASTM Committee on

    Hardness Conversions as prioted in ASTM Spec E4S-43T.

  • 36

    245

    240

    230

    220

    210

    200

    190

    180

    170

    160

    150

    140

    130

    120

    110

    100

    95

    90

    85

    233

    228

    219

    209

    200

    190

    181

    171

    162

    152

    143

    133

    124

    114

    105

    95

    90

    86

    81

    233

    228

    219

    209

    200

    190

    181

    171

    162

    152

    143

    133

    124

    114

    105

    95

    90

    86

    81

    233

    228

    219

    209

    200

    190

    181

    171

    162

    152

    143

    133

    124

    114

    105

    95

    90

    86

    81

    61.2

    60.7

    ........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    98.1

    96.7

    95.0

    93.1

    91.5

    89.5

    87.1

    85.0

    81.7

    78.7

    73.0

    71.2

    66.7

    62.3

    56.2

    52.0

    48.0

    41.0

    21.3

    20.3

    (18.0)

    (15.7)

    (13.4)

    (11.0)

    (8.5)

    (6.0)

    (3.0)

    (0.0)

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    41.1

    40.3

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    70.1

    69.6

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    42.5

    41.7

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ...........

    21.1

    19.9

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    34

    33

    32

    30

    29

    28

    26

    25

    24

    22

    21

    20

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    ..........

    245

    240

    230

    220

    210

    200

    190

    180

    170

    160

    150

    140

    130

    120

    110

    100

    95

    90

    85

    Note. The value in this table shown in bold-faced type correspond to the values shown in the corresponding joint SAE-ASM-ASTM Committee on

    Hardness Conversions as prioted in ASTM Spec E4S-43T.

    Values in ( ) are beyond range : given for information only.

    2.2.8. Hubungan antara kekuatan dan kekerasan

    Dari pengalaman dapat diketahui bahwa ada hubungan antara kekuatan dan

    kekerasan suatu logam.Tetapi mencari bentuk hubungan itu secara teoritik bukanlah hal

    yang mudah.Memang ada beberapa rumusan yang diajukan untuk itu tetapi semuanya

    masih jauh dari memuaskan.

    Secara empirik juga banyak diajukan rumusan untuk menyatakan hubungan antara

    kekuatan dan kekerasan, dan ini biasanya hanya berlaku untuk satu jenis logam tertentu

    pada kondisi tertentu, misalnya untuk baja karbon (konstruksi) yang dianil. Pada

    umumnya kekuatan sebanding dengan kekerasan, kekuatan akan naik dengan naiknya

    kekerasan (bersamaan dengan itu keulatan akan menurun).

    Hubungan antara kekuatan dan kekerasan dapat dinyatakan sebagai berikut :

    -untuk baja karbon :

    UTS = 0,36 BHN (kg/mm2) atau UTS = 500 BHN (psi)

    -untuk baja paduan :

    UTS = 0,34 BHN (kg/mm2)

    Hubungan anatara kekerasan dan kekuatan juga dapat digambarkan dengan suatu

    grafik seperti terlihat pada Gambar 2.19. (hubungan antara angka kekerasan dengan

    kekuatan tarik untuk baja konstruksi). Dari grafik tersebut terlihat bahwa angka kekerasan

    Brinell (standar) menunjukkan suatu hubungan yang paling linier. Dengan angka

  • 37

    kekerasan yang lain akan terjadi sedikit penyimpangan pada angka kekerasan yang agak

    tinggi.

    2.3. LangkahLangkah Percobaan

    Percobaan Brinell

    Sebelum Percobaan

    1. Permukaan benda uji (specimen) dibersihkan sehingga permukaan tersebut rata

    dan sejajar terhadap permukaan meja uji.

    2. Catat merk, type, nomor seri , tahun pembuatan kemampuan mesin dll

    3. Sket mesin secara keseluruhan dan bagian utamanya.

    4. Catat bagaimana pemakaian mesin, misalnya bagaimana cara meletakkan benda

    uji, menyetel benda uji ditempat yang tepat, memberikan beban tekan yang akan

    digunakan, mengukur diameter kedalaman, dan menggunakan mesin.

    5. Gambar skematis mesin Brinell.

    6. Buatlah table atau kolomkolom untuk pengujian Brinell.

    7. Pasanglah benda uji pada landasan mesin Brinell.

    Saat Percobaan

    1. Putarlah hand well hingga benda uji menyentuh indentor.

    2. Pompalah tuas untuk menaikkan beban yang akan diberikan pada benda uji.

    3. Setelah sampai pada beban yang telah ditentukan tahan sekitar 10detik, kemudian

    beban dilepaskan dengan membuka katup beban.

    4. Lakukan 35 kali percobaan dengan bahan yang sama, sehingga kedalaman

    indentasi ratarata dapat ditetapkan.

    5. Lihat diameter hasil indentasi pada benda uji tadi, baik secara vertical atau

    horizontal dengan menggunakan mikroskop (dalam satuan mm).

    6. Hasilnya masukkan ke dalam table yang telah dibuat.

    7. Hasil yang didapatkan tadi dicari nilai rata ratanya.

  • 38

    Percobaan Rockwell

    Sebelum Percobaan

    1. Permukaan benda uji (specimen) dibersihkan sehingga permukaan tersebut rata

    dan sejajar terhadap permukaan meja uji.

    2. Catat merk, type, nomor seri , tahun pembuatan kemampuan mesin dll

    3. Sket mesin secara keseluruhan dan bagian utamanya.

    4. Catat bagaimana pemakaian mesin, misalnya bagaimana cara meletakkan benda

    uji, menyetel benda uji ditempat yang tepat, memberikan beban tekan yang akan

    digunakan, mengukur diameter kedalaman, dan menggunakan mesin.

    5. Gambar skematis mesin Brinell.

    6. Buatlah table atau kolom kolom untuk pengujian Brinell.

    7. Siapkan bahan bahan pengujian Rockwell.

    Rockwell A (cone) : untuk bahan bahan non ferrous

    Rockwell B (ball) : untuk bahan bahan ferrous

    Rockwell C (ball) : untuk bahan bahan ferrous

    8. Letakkan landasan pengujian Rockwell.

    Saat Percobaan

    1. Perhatikan beban yang diberikan pada mesin pengujian Rockwell sesuaikan

    dengan indentor yang dipakai (lihat table pada mesin).

    2. Naikkan landasan mesin hingga benda uji menyentuh indentor (ball atau cone),

    kemudian naikkan beban hingga mencapai beban minor atau jarum hitam kecil

    sampai pada titik merah pada dial indicator.

    3. Pada mesin uji Rockwell ada dua dial, yaitu berwarna hitam dan merah, yang

    hitam untuk pengujian yang menggunakan indentor ball, sedangkan yang

    berwarna merah menggunakan indentor cone (intan).

    4. Tentukan tuas beban dari posisi nol ke posisi satu, sambil dibaca dial indikatornya

    5. Apabila sudah berhenti jarum pembacanya, catat hasil pada table yang sudah anda

    persiapkan.

    6. Lakukan pengujian ini berulang ulang, minimal sebanyak tiga kali hingga

    mendapatkan nilai rata rata.

    2.4.Data Hasil Pengujian

    2.5 Jawaban pertanyaan sesudah praktikum

  • 39

    1. Pengujian Rocwell, karena pengujiannya mudah dan membutuhkan waktu yang

    relative singkat dan kemungkinan terjadinya kesalahan sangat kecil, karena

    penentuan angka kekerasan dilakukan oleh mesin dan langsung dapat dilihat

    angka kekerasannya dari bahan yang diuji.

    2. Pengujian Brinell

    -Keuntungan

    1 Mudah untuk dilakukan.

    2 . Dapat menguji berbagai macam bahan

    3. .Dapat menggunakan berbagai indentor dengan diameter yang berbeda

    asal memenuhi P/ D = Konstan

    4. Dapat mengetahui BHN yang besar.

    - Kerugian

    1. Karena pengukuran dilakukan secara manual maka kemungkinan kesalahan

    yang terjadi cukup besar.

    2. Untuk mengukur bahan yang sangat keras (di atas 500 BHN) bahan indentor

    dari baja tidak cukup baik.

    3. Maksimal pengukuran sampai 650 BHN

    Pengujian Rocwell

    - Keuntungan

    a. Hasilnya lebih akurat dan prosesnya cepat.

    b. Terdapat 3 skala kekerasan untuk pengujian bahan-bahan yang berbeda.

    c. Dapat digunakan untuk menuji specimen yang tipis.

    - Kerugian

    a. Tidak dapat mengetahui nilai BHN.

    b. Karena ada 3 skala yang berbeda maka harus dalakukan beberapa kali

    percobaan untuk kekerasan suatu bahan.

    c. Karena ujungnya lancip kurang akurat pada bahan yang tidak homogen.

    3. a) Kekerasan Meyer adalah pengujian kekerasan yang hampir sam dengan pengujian

    Brinell dengan menggunakan indentor bola baja, hanya saja angka kekerasan tidak

    dihitung dengan luas permukaan tapak tapi dihitung dengan luas proyeksi tapak tekan.

    b) Kekerasan Vickers adalah pengujian kekerasan yang digunakan untuk menguji

    bahan yang tidak keras (5 HV) sampai bahan keras (1500 HV) dengan menggunakan

    indentor kerucut intan beralas bujur sangkar dengan sudut puncak 156.

  • 40

    c) Kekerasan Microhardness adalah pengujian kekerasan pada daerah yang cukup

    kecil (lapisan yang sangat tipis) dengan gaya tekan

  • 41

    6 Pada kekerasan Brineel besarnya diameter indentasi (d) dibatasi yaitu 0,2 D

  • 42

    BAB III

    PENGUJIAN IMPACT

    3.1. Tujuan Pengujian

    1. Untuk melihat ketahanan bahan terhadap adanya pembebanan tibatiba

    (mendadak).

    2. Untuk mengetahui kepekaan logam terhadap adanya notch.

    3.2. Dasar Teori

    Selama Perang Dunia II banyak dijumpai kerusakan pada konstruksi (kapal,

    jembatan, tanki, pipa dan lain-lain) yang menampakkan pola patah getas, padahal

    konstruksi tersebut terbuat dari logam yang biasanya dikenal cukup ulet, seperti misalnya

    baja lunak.Ternyata ada tiga factor utama yang menyebabkan kecenderungan terjadinya

    patah getas, yaitu 1.tegangan yang triaxial, 2. temperatur rendah dan 3. laju peregangan

    (strain rate) yang tinggi (jadi adalah juga kecepatan pembebanan tinggi). Tegangan yang

    triaxial dapat terjadi pada takikkan.

    Ada beberapa cara menguji kecenderungan terjadinya pataah getas yang

    dilakukaan para peneliti, salah satu yang sering digunakan adalah impact test (pengujiaan

    pukul-takik). Pada pengujian ini digunakan batang uji yang bertakik (nocth) yang dipukul

    dengan sebuah bandul. Ada dua cara pengujian yang dapat digunakan yaitu metode

    Charpy (yang banyak dipakai di Amerika dan negara-negara lain)dan metode Izod yang

    digunakan di Inggris. Pada metode Izod, batang uji dijepit pada satu ujung sehingga

    takikkan berada didekat penjepitnya. Bandul/pemukul yang diayunkan dari ketinggian

    tertentu akan memukul ujung yang lain dari arah takikkan.

  • 43

    Pada metode Charpy, batang uji diletakkan mendatar dan ujung-ujungnya ditahan

    kearah mendatar oleh penahan yang berjarak 40 mm. Bandul berayun akan memukul

    batang uji tepat dibelakang takikkan. Untuk pengujian ini digunakan sebuah mesin

    dimana suatu batang dapat berayun dengan bebas.Pada ujung batang dipasang pemukul

    yang diberi pemberat.Batang uji diletakkan dibagian bawah mesin dan takikkan tepat

    berada pada bidang lintasan pemukul.

    Pada pengujian ini bandul pemukul dinaikkan sampai ketinggian tertentu H. pada

    posisi ini pemukul memiliki energi potensial sebesar WH (W = berat pemukul). Dan

    posisi ini pemukul dilepaskan dan berayun bebas, memukul batang uji hingga patah, dan

    pemukul masih terus berayun sampai ketinggian H1.Pada posisi ini sisa energi potensial

    adalah WH1.Selisih antara energi awal dengan energi akhir adalah energi yang digunakan

    untuk mematahkan batang uji.

    Impact strength, ketahanan batang uji terhadap pukulan (impact) dinyatakan

    dengan banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan batang uji, dengan notasi

    IS atau C, satuannya kg, m atau ft, lb atau joule. Jadi impact strength sebenarnya adalah

    ketangguhan juga, ketangguhan tehadap beban mengejut dan pada batang uji yang

    tertakik, notch toughness. Logam yang getas akan memperlihatkan impact strength yang

    rendah.

    Hasil pengukuran dengan impact test ini masih tidak dapat digunakan untuk

    keperluan perhitungan suatu desain, ia hanya dapat digunakan untuk membandingkan

    sifat suatu bahan dengan bahan lain, apakah suatu bahan mempunyai sifat ketangguhan

  • 44

    yang lebih baik daripada bahan lain. Hal ini disebabkan karena banyak sekali faktor yang

    mempengaruhi impact strength yang tidak dapat dicari korelasinya antara kondisi

    pengujian dengan kondisi pemakaian.Misalnya saja pada pengujian kecepatan

    pembebanan sudah tertentu sedang pada pemakaian kecepatan pembebanan dapat

    bervariasi. Demikian juga halnya dengan triaxial state of stress, yang dipengaruhi oleh

    bentuk dan ukuran takikan, bentuk dan ukuran benda kerja, tentunya semua ini akan

    menyebabkan impact strength yang berbeda bila faktor tersebut berbeda. Karena itu untuk

    pengujian pukul-takik ini bentuk dan ukuran batang uji serta bentuk dan ukuran takikan

    harus benar-benar sama, barulah hasil pengujian dapat dibandingkan satu sama lain.

    Bentuk penampang batang uji biasanya bujur sangkar 10 x 10 mm dengan bentuk takikan

    V (V notched) atau U (U notched, atau key hole). V notched biasanya digunakan

    untuk logam yang dianggap ulet sedang U notched biasanya digunakan untuk logam

    yang getas. Bentuk dan ukuran batang uji yang stadar dapat dilihat pada Gambar 2.23.

    Selain mengukur impact strength, impact test juga digunakan untuk mempelajari

    pola perpatahannya, apakah batang uji itu patah dengan pola patah getas (brittle fracture)

    atau dengan pola patah ulet (ductile fracture) atau kombinasi dari keduanya.Untuk

    mempelajari ini dilakukan pengamatan visual pada permukaan patahan.Patahan getas

    tampak berkilat dan berbutir (dinamakan juga granular fracture atau cleavage fracture)

    sedang patahan ulet tampak lebih suram dan seperti berserabut (dinamakan juga fibrous

    fracture atau shear fracture).Dari pengamatan ini kemudian dibuat estimasi persentase

    luas permukaan yang patah getas (cleavage fracture).

  • 45

    Hal ketiga yang diukur dengan impact test adalah keuletan (ductility), yang

    ditunjukkan dengan persentase pengecilan penampang pada patahan.

    Suatu impact test akan lebih bermakna bila dilakukan pada suatu daerah

    temperatur pengujian, sehingga dapat dipelajari bagaimana pengaruh temperatur terhadap

    pola perpatahan suatu bahan dan juga dapat ditentukan temperatur transisi ulet-getas.

    Perlu diketahui bahwa impact strength cenderung menurun dengan turunnya temperatur,

    dengan demikian suatu bahan yang pada temperatur relatif tinggi masih bersifat ulet, pada

    suatu temperatur tertentu yang lebih rendah mulai berubah menjadi getas, dinamakan

    temperatur transisi.

    Dari serangkaian pengujian yang dilakukan pada berbagai temperatur dibuat suatu

    grafik impact strength temperatur, atau grafik % cleavage fracture temperatur.Dari

    grafik tersebut kemudian dapat ditentukan temperatur transisi. Bentuk grafik impact

    strength-temperatur dan cara menentukan temperatur transisi dapat dilihat pada Gambar

    2.24.

    Dalam pemilihan bahan, seringkali bukan hanya besarnya impact strength yang

    perlu diperhatikan, tetapi juga temperatur transisinya.Dalam hal ini lebih disukai bahan

    yang mempunyai temperatur transisi lebih rendah, walaupun impact strength

    maksimumnya tidak lebih tinggi.Seperti terlihat pada gambar di bawah, baja B walaupun

    memiliki impact strength lebih rendah tetapi disukai karena temperatur transisinya lebih

    rendah. Hal ini disebabkan karena bila baja B mengalami penurunan temperatur kerja

    impact strengthnya masih belum banyak menurun, sedang baja A bila mengalami

    penurunan temperatur kerja impact strengthnya sudah sangat berkurang, cenderung terjadi

    patah getas, yang mungkin dapat berakibat fatal.

  • 46

    3.3. LangkahLangkah Percobaan

    Sebelum Percobaan

    1. Catat merk, type, nomor seri, tahun pembuatan, kemampuan mesin berat, dan

    panjang kampak impact.

    2. Sket mesin uji impact dan catat nama bagian bagiannya.

    3. Catat cara pemakaian mesin, meletakkan benda uji, menaik turunkan kampak,

    menahan kampak pada kedudukan siap jatuh dan melepaskan penahan kampak.

    4. Mencatat besar energy yang ditunjukan oleh jarum indicator, mengukur suhu

    benda kerja dan sebagainya.

    5. Mencatat jenis logam yang digunakan.

    6. Menggambarkan bentuk benda uji dalam satuan mm dengan parameter panjang,

    lebar, tinggi dan dimensi takikan.

    7. Menentukan bentuk specimen (menggunakan metode charpy atau metode izod).

    Saat Percobaan

    1. Periksa dan siapkan specimen serta table isian pengujian.

    2. Periksa dan siapkan mesin yang akan dipakai, naikkan kampak impact sesuai

    dengan derajat yang telah ditentukan.

    3. Keluarkan specimen yang akan digunakan dari medium pendingin atau pemanas

    sambil mengukur suhu benda uji. Dengan segera letakkan pada landasan sehingga

    suhu specimen pada saat pemukulan dalam keadaan tepat.

    4. Baca kedudukan jarum yang menyatakan energy total.

    5. Hasil percobaan masukkan kedalam tabel yang telah disiapkan.

    3.4.Data Hasil Pengujian

    Lampiran

    3.5.Menjawab Soal Sesudah Praktikum

    1. Hasil perhitungan harga energi impact dan kekuatan impact

    1. Harga Energi Impact

  • 47

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    0 50 100 150

    E (k

    gm)

    T (C)

    specimen 1 (T = Suhu kamar (65C))

    E = W x l (cos 2 cos 1)

    = 26,08 x 0,75 (cos 65-cos 110)

    = 14,96 joule

    specimen 2 (T = 75C)

    E = W x 1 (cos 2 cos 1)

    = 26,08 x 0,75 (cos 72-cos 110)

    = 12,73 joule

    specimen 3 (T = 100)

    E = W x 1 (cos 2 cos 1)

    = 26,08 x 0,75 (cos 78-cos 110)

    = 10,76 joule

    specimen 4 (T = 125)

    E = W x 1 (cos 2 cos 1)

    = 26,08 x 0,75 (cos 82-cos 110)

    = 9,41 joule

    2. Harga Impact Strength

    Specimen 1:HI = E = 14.96 = 0.187 joule/mm2

    A 80

    Specimen 2:HI = E = 1273 = 0.16 joule/mm2

    A 80

    Specimen 3:HI = E = 1076 = 0.13 joule/mm2

    A 80

    Specimen 4:HI = E = 941 = 0.12 joule/mm2

    A 80

    Gambar grafik antara suhu (T) dan energi impact (E)

  • 48

    2.Gambar facture pada batang uji

    3. Yang menyebabakan suatu material mengalami patah getas adalah :

    - Kadar karbon yang terdapat pada material terlalu banyak

    - Suhu material terlalu rendah

    4. Ketebalan batang uji tidak berpengaruh terhadap kekuatan impactdari suatu

    bahan karena makin tebal batang uji semakin besar pula energi yang

    dibutuhkan tetapi kekuatan Impactnya tetap.

    5. Sumber-sumber yang mengakibatkan terjadinya perbedaan antara perhitungan

    teoritis dengan hasil percobaan :

    - keadaan suhu batang uji saat percobaan tidak tepat

    - ukuran specimen percobaan tidak tepat

    - kadar karbon pada batang uji tidak sama

    6. Sumber kesalahan pada pengujian dan pengaruh terhadap hasil pengujian :

    - Alat pengukur suhu yang tidak di kalibrasi menyebabkan hasil sudut

    - Pemakaian alat penguji yang salah (misal lupa jarum sudut tidak di putar )

    - Terlambat saat pengereman bandul sehingga menrubah sudut awal

    3.6.Analisa data

    Lampiran

    3.7. Kesimpulan

    Dari pengujian dan data-data yang telah didapat maka dapat disimpulkan:

    Uji impact adalah pengujian yang dilakukan terhadap suatu material untuk

    mengetahui kemampuan suatu material terhadap pembebanan secara tiba-tiba

  • 49

    Tinggi rendahnya temperatur material mempengaruhi keuletan material tersebut

    yakni semakin rendah temperatur material semakin getas material tersebut dan

    semakin tinggi temperatur material semakin ulet material tersebut.

    Temperatur material yang semakin tinggi akan meningkatkan harga energi (E)

    yang digunakan untuk pengujian.

    Keuletan suatu material dipengaruhi oleh temperatur, kadar karbon dan ketebalan

    material tersebut.