uji kekerasan

Oleh: Riski Elpari Siregar. Ir.MT.

Pengujian Kekerasan

Hardness Testing


1. Jelaskan Sistem Pengujian Kekerasan yang anda Ketahui

2. Jelaskan Defenisi Uji Kekerasan3. Jelaskan Cara pengujian

Kekerasan a. HRBb. VIKESRc. ROKWELL

Soal


Definisi

Uji Kekerasan adalah:Pengujian dari sifat mekanis suatu bahan/material terhadap pembebanan yang dilakukan oleh indentor atau alat uji lainnya yang menyebabkan material mengalami deformasi plastis.


Maksud & Tujuan Pengujian

Maksud dan tujuan dari pengujian ini adalah:Untuk mengetahui kekerasan benda/material yang direpresentasikan dengan angka-angka tertentu.


Jenis-jenis

Ada 4 jenis Sistem Pengujian yang Akan Dibicarakan:


Sistem GoresanSistem Goresan adalah:Pengidentifikasian nilai kekerasan suatu material berdasarkan skala MOHS (tingkatan kekerasan mineral).

Skala MOHS- Dikembangkan oleh Fredriech Mohs (Jerman) pada 1822

- Dipergunakan untuk mengukur kekerasan mineral,

- Untuk yang paling tinggi nilai MOHS-nya (berarti paling keras) adalah Intan dan yang paling rendah adalah Talc


Skala Kekerasan MOHSKekerasa

nNama Mineral Unsur/Senyawa Kimia Alat Penguji

1 Talc (Talk) Hydrat Magnesium Silikat

2 Gypsum (Gipsum) Hydrat Kalsium Fosfat Tergores kuku manusia

3 Calcite (Kalsit) Kalsium Karbonat Tergores koin perunggu

4 Fluorspar (Fluorit) Kalsium Flour Tergores paku besi

5 Apatite (Apatit) Kalsium Fosfat Tergores kaca

6 Feldspar/Ortoklas Alkali Silikat Tergores pisau lipat

7 Quartz (Kuarsa) Silika Tergores pisau baja

8 Topaz Alumina Silikat Tergores amplas

9 Corondum Alumina

10 Diamond (Intan) Karbon


Prinsip pengujian: menggoreskan mineral yang telah diketahui nilai MOHS-nya dengan yang belum.

Alat pengujian yang telah dikembangkan oleh Prof. L. C. Graton dari Harvard, terdiri dari Mikroskop, stage, pemberi beban hingga 3 gram, dan mata intan.

Operasi alat ini, ialah benda uji digores dengan menggunakan mata intan, kemudian goresan itu dibandingkan melalui mikroskop dengan standar goresan sebelumnya.

Sistem Goresan


Sistem Jejak

Prinsip: membebankan benda uji dengan suatu indentor, dan hasil uji tersebut dapat terlihat atau diperhitungkan lagi untuk selanjutnya diidentifikasikan sebagai nilai kekerasan.

Tipe-tipe pengujian:- Brinnel- Vickers- Rockwell


BrinnelAdalah salah satu tipe pengujian yang menggunakan bola dengan diameter 2,5 –10 mm sebagai indentor

Prinsip Kerja:Bola dengan diameter yang telah ditentukan sesuai ketebalan menumbuk benda uji. Bola tersebut memiliki beban tumbuk 500 kg, 1500 kg, dan 3000 kg. Beban 3000 kg dan 1500 kg digunakan untuk pengujian logam-logam industri khususnya logam keras, dan 500 kg untuk logam lunak.


Hasil pengujian dapat diubah ke dalam nilai kekerasan Brinnel menggunakan rumus:

HBN = 2P .

(πD)(D – (D² - d²)½

Dimana:

P = Beban yang diberikan

(massa bola, kg)

D = diameter bola (mm)

d = diameter jejak (mm)

Brinnel


Ketebalan benda uji (mm)

Diameter bola

P untuk Steel-unhardened

P untuk Perunggu, tembaga, Alumunium

P untuk tsoft copper

> 6 10 3000 1000 500

> 3 5 750 250 -

> 1,2 2,5 182,5 - -

Tabel pembebanan dan diameter bola terhadap ketebalan

Brinnel


Material untuk penjejak tidak boleh sama dengan material benda uji, karena akan mempengaruhi pengukuran.

Untuk tingkat kekerasan tinggi (material dengan nilai Brinnel 500), cold-worked steel cocok digunakan, atau biasa disebut dengan Hultgren Ball

Untuk nilai kekerasan 500-630, dapat digunakan bola karbida.

Standar ASTM E 10 menyebutkan bahwa deviasi pada bola diameter 10 mm tidak boleh melebihi 0,005 mm

Bola Penjejak Brinnel


Gambar Bola Penjejak Brinell

Brinnel


Pengukuran Jejak:Diameter dari penjejakan selanjutnya diukur menggunakan mikroskop, dan toleransi dari pembacaan adalah 0,01 mm.

Letak penjejakan Penjejakan sebaiknya ditempatkan di tengah-tengah benda uji untuk mendapatkan hasil yang akurat.Dan untuk penjejakan yang dilakukan pada benda uji yang sama, jaraknya adalah 3 kali diameter jejak yang pertama, diukur dari pusat.

Brinnel


Kerugian Brinnel: Seiring dengan bertambah kerasnya benda

uji, bola penjejak mengalami deformasi dan cenderung berubah dimensinya, mengakibatkan jejak yang dihasilkan tidak sempurna. Dan akhirnya nilai kekerasan yang dibaca tidak akurat.

Deformasi ini disebabkan adanya pembebanan yang berulang-ulang pada indentor ketika pengujian, sementara bola indentor memiliki tingkat modulus elastis tertentu.

Brinnel


Kekhususan Pengujian:

Penjejakan Brinell:Paling cocok untuk besi cor (cast iron)Cocok untuk baja non-case hardening dan

logam non ferrous

Brinnel


Rockwell

Pengujian Rockwell ditemukan pada tahun 1916 oleh Stanley P. Rockwell, seorang ahli metalurgi dari Inggris.

Prinsip Pengujian:Pengujian Rockwell terdiri atas pengukuran perbedaan kedalaman yang diakibatkan oleh pembebanan besar (major loading) terhadap kedalaman yang disebabkan oleh pembebanan kecil (Minor Loading)


Brale Sphero-Conical Diamond Penetrator

Kedalaman akibat minor loadKedalaman akibat Major load

Benda Uji

Pertambahan Kedalaman

Skema Pengujian Rockwell

Rockwell


Rockwell

F0 = Pemberian beban awal (minor) F1 = Penambahan beban akhir (major)


Rumus Tingkat Kekerasan Rockwell

HR = E - e HR = Tingkat kekerasan Rockwell E = Konstanta bahan indenter e = Selisih kedalaman penetrasi

antara F1 dan F0

Rockwell


Pembebanan Minor adalah selalu 10 kg, sedang untuk pembebanan Major dapat 60, 100 atau 150 kg.

Angka kekerasan Rockwell tidak terdiri atas angka saja, melainkan huruf yang melambangkan tipe penetrator dan beban major yang dipakai.

Contoh penulisannya: 60 HRB, 15T-22

Prosedur untuk pengujian Rockwell terbagi tiga:

Rockwell A Rockwell B Rockwell C

Rockwell


Rockwell A

• Digunakan untuk menguji benda uji dari baja dengan ketebalan 0,4 – 0,6 mm atau benda berlubang dengan ketebalan dinding 0,4 –0, 8 mm.

• Beban yang diberikan 60 Kg.• Menggunakan Penetrator kerucut intan• Angka dapat langsung terbaca pada alat

Rockwell


Rockwell B

Sesuai untuk unhardenened steel dan semua logam non ferrous.

Beban yang diberikan adalah 100 kg Penjejaknya ialah bola dengan diameter

1/16 inchi Angka kekerasan dapat dibaca langsung

pada alat

Rockwell


Rockwell C

Digunakan untuk Hardened Steel dan logam dengan ketebalan 0,6 – 0,8 mm

Pembebanan (Major Load) adalah 150 kg Indentor adalah kerucut intan dengan sudut

1200 Angka kekerasan juga dapat langsung

dibaca pada alat

Rockwell


Hal-hal yang harus diperhatikan: Permukaan harus rata, bersih, dan kering,

serta bebas dari karat. Pembebanan harus tegak lurus, tidak terjadi

pelenturan, terutama untuk benda berongga.

Ketebalan Plat, setelah diuji bagian belakang tidak menggelembung.

Pembebanan/pengujian jangan di pinggir benda uji.

Makin halus benda uji, makin akurat hasil pengukuran yang akan didapat.

Rockwell


Kekhususan Pengujian

Penjejakan Rockwell:Untuk material yang dikeraskanUntuk baja yang di-heat treatment

Rockwell


Vickers

Sesuai dengan standar ASTM E-92, dimana tes ini menggunakan indenter berupa diamond berbentuk piramid dengan sudut 136o dengan beban 1-100 kgf.Beban diberikan selama 10 sampai 15 sekon.


Vickers


Vickers

F = Beban dalam kgf d = Rata-rata dua diagonal, d1 dan d2 mm HV = Kekerasan Vickers


Vickers


Vickers

Keuntungan: Penggunaan

indenter yang sama untuk tiap jenis permukaan dan material

Pembacaan dapat dilakukan secara akurat

Baik untuk semua materi

Kerugian: Alat yang

digunakan lebih mahal daripada alat-alat yang digunakan untuk pengujian yang lain


Kekhususan Pengujian: Penjejakan Vickers:

– Rentang kekerasan sangat luas, cocok untuk logam lunak hingga logam keras

– Termasuk dalam penjejak mikro hardness dan baik untuk pengujian logam tipis

Vickers


Microhardness

Disebut Mikrohardness karena digunakan untuk pembebanan hanya sampai 1000 gram.

Indentor yang digunakan dapat berupa Piramida knoop atau Intan bersudut 1360

Permukaan benda uji harus rata dan bebas dari goresan

Untuk pembebanan di bawah 100 gram, penyelesaian Metalografik diperlukan

Dipergunakan untuk pengujian komponen-komponen, kawat berdiameter kecil, pahat, dan alat kedokteran gigi.


Metode yang banyak digunakan dalam mengukur mikrohardness adalah tes Knoop dan Vickers

Permukaan benda uji umumnya membutuhkan penyelesaian Metallographic, semakin kecil beban yang digunakan, semakin tinggi tingkat penyelesaian permukaan.

Precision microscopes digunakan untuk mengukur lekukan benda uji, dengan tingkat keakuratan ± 0.5 Micrometers.

Microhardness


Beban yang diberikan kurang dari 1Kg.

Pengukuran jejak dengan pembesaran mikroskop 200x, 500x atau 5000x.

Vickers


Knoop

Penjejak adalah Intan Angka kekerasan didapat

dari perbandingan antara bebean dengan luas penjejakan

Material keras dan rapuh, keduanya dapat diuji dengan ((Knoop


Knoop Hardness Indenter Indentation

Knoop


The Knoop hardness number KHN adalah rasio dari beban yang diberikan oleh alat uji. P (kgf) ; A (mm2)

KHN = F/A = P/CL2 Dimana: F = Beban yang diberikan dalam kgf

A = Daerah hasil uji dalam mm2L = Diagonal terpanjang dari hasil uji dalam mmC = 0.07028 = Konstanta dari Alat uji.

Knoop


Kekhususan Penjejakan:

Penjejakan Knoop:Khusus untuk mikro hardness dan

pengujian benda-benda yang kecil (komponen jam tangan, logam tipis, dan sebagainya)

Untuk phasa atau struktur pada matriks logam

Knoop


Spesial TestDisebut spesial karena metode dan penggunaaannya berbeda dengan yang sebelumnya dibahas.

Terdiri atas:

1. Scleroscope Shore

2. Durometer


Scleroscope Shore

Adalah pengujian dengan cara memantulkan benda (yaitu berupa palu bermata intan atau bola baja)

Energi pantulan tersebut yang selanjutnya diidentifikasikan sebagai nilai kekerasan


Digunakan untuk pengukuran kekerasan Karet dan material yang seperti karet

Model yang terkenal adalah Model A dan Model B

Beban pada model A adalah 56,1 – 821,1 gf Beban pada model B adalah 56,1 – 438,6 gf Penjejak berbentuk kerucut atau bola Hasil pengukuran efektif adalah ketika

pengukuran dilakukan tegak lurus, dan titik berat sejajar dengan sumbu jejak

Durometer


Durometer

Durometer Digital Durometer Analog

Cara Kerja Durometer


Terima Kasih

uji kekerasan

Documents