Praktikum Uji Hardness Metalurgi I [PDF]

Zitiervorschau

Laporan Praktikum Metalurgi 1 Modul : Hardness

Kelompok

: 19

Dosen/Kelas

: Fahmi Mubarok/D

Asisten

: Milenia Ulfani

Praktikan

:

REWILA FAJAR ANUGRAHENI

02111640000071

02111940000056

ABSTRAK Untuk mengetahui kekerasan dari suatu material, maka perlu dilakukan pengujian kekerasan terhadap suatu material tersebut. Pengertian dari kekerasan sendiri adalah ketahanan suatu material untuk berdeformasi plastis. Pengujian kekerasan adalah pengujian yang dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik suatu material yaitu kekerasan. Untuk lebih memahami pengujian kekerasan suatu material, maka dilakukan Praktikum Metalurgi 1 “Hardness” ini. Adapun beberapa tujuan dari praktikum ini, antara lain untuk mengetahui kemampuan material dalam menahan deformasi plastis yang terlokalisasi layaknya indentasi atau goresan melalui pengujian kekerasan; mengetahui proses, metode, serta faktor-faktor penting lainnya yang harus diperhatikan dalam melakukan pengujian kekerasan; mengetahui kelebihan serta keterbatasan dari tiap-tiap metode pengujian kekerasan yang digunakan; dan mengetahui hubungan antara kekerasan dengan kekuatan material. Praktikum ini dibatasi oleh beberapa batasan masalah, yaitu pengujian yang dilakukan adalah pengujian kekerasan Brinell, Rockwell c, dan Vickers; pengujian berbasis JIS Z 2243; peralatan pengujian dianggap telah diatur dengan baik dan benar; spesimen yang digunakan adalah plat aluminium, kepala baut, dan pahat; permukaan uji dari spesimen dianggap telah dipersiapkan dengan baik dan benar; dan temperatur ambien ruangan pengujian adalah sebesar 25 derajat Celsius. Dalam praktikum ini, ada 3 metode pengujian kekerasan yang digunakan, yaitu pengujian kekerasan Brinell, Rockwell, dan Vickers. Masing-masing metode tersebut memiliki keunggulan dan keterbatasan yang berbeda. Ketiga pengujian kekerasan tersebut dilakukan dengan menggunakan alat yang sama. Akan tetapi, indentor yang digunakan dalam masing-masing metode, berbeda-beda. Selain indentor yang berbeda-beda, dalam praktikum ini, beban yang diberikan juga berbeda-beda, antara lain 62,5 kgf untuk Brinell, 30 kgf untuk Vickers, dan 150 kgf untuk Rockwell. Peralatan dan benda kerja yang digunakan dalam praktikum ini antara lain mesin pengujian kekerasan Wolpert, tiga indentor untuk masingmasing metode, plat aluminium, pahat, kepala baut (SS 316L), dan lup pengukur. Setelah dilakukan praktikum ini, diperoleh nilai kekerasan pada pengujian dengan metode Brinell, nilai kekerasan rata-rata dari plat aluminium yaitu sebesar 38.96 kgf/mm2. Selanjutnya pada pengujian dengan metode Rockwell, nilai kekerasan rata rata dari pahat yaitu sebesar 47.8 kgf/mm2 . Dan yang terkahir pada pengujian dengan metode Vikers, nilai kekerasan rata-rata dari kepala baut yaitu sebesar 222.48 kgf/mm2 . Kata kunci : Brinell, Indentor, Kekerasan, Rockwell, Vickers

ii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................i ABSTRAK...............................................................................................................ii DAFTAR ISI..........................................................................................................iii DAFTAR GAMBAR..............................................................................................iv DAFTAR TABEL....................................................................................................v BAB I PENDAHULUAN........................................................................................1 1.1 Latar Belakang..............................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah.........................................................................................1 1.3 Tujuan............................................................................................................2 1.4 Batasan Masalah............................................................................................2 BAB II DASAR TEORI..........................................................................................3 2.1 Pengertian Kekerasan....................................................................................3 2.2 Definisi, Spesifikasi, dan Pentingnya Pengujian Kekerasan.........................3 2.3 Cara Mendapatkan Nilai Kekerasan dari Pengujian Kekerasan....................4 2.4 Metode Pengujian Kekerasan Brinell, Rockwell, dan Vickers.....................5 2.4.1 Pengujian Kekerasan Brinell......................................................................5 2.4.2 Pengujian Kekerasan Rockwell..................................................................6 2.4.3 Pengujian Kekerasan Vickers.....................................................................9 2.5 Konversi Skala Kekerasan..........................................................................11 2.6 Fenomena Sinking dan Ridging pada Indentasi...........................................12 2.7 Sifat Mekanik Teoritis.................................................................................13 2.7.1 Plat Aluminium........................................................................................13 2.7.2 Kepala Baut..............................................................................................14 2.7.3 Pahat.........................................................................................................15 BAB III METODOLOGI PERCOBAAN..............................................................13 3.1 Peralatan dan Benda Kerja yang digunakan dalam Percobaan...................13 3.2 Langkah-Langkah Pengujian.......................................................................13 3.3 Flowchart Percobaan...................................................................................14 BAB IV PEMBAHASAN......................................................................................20 4.1 Data Hasil Percobaan(Terlampir) ...............................................................20 4.2 Pemaparan Hasil Pengujian.........................................................................20 4.2.1 Brinell................................................................................................20 4.2.2 Rockwell............................................................................................20 4.2.3 Vickers..............................................................................................20 4.3 Analisa Data dan Perhitungan.....................................................................21 4.3.1 Hasil Indentasi Metode Brinell.........................................................21 4.3.2 Hasil Indentasi Metode Rockwell.....................................................23 4.3.3 Hasil Indentasi Metode Vickers........................................................25

iii

4.4 Pembahasan Hasil Analisa Data..................................................................26 4.4.1 Brinell................................................................................................26 4.4.2 Rockwell............................................................................................27 4.4.3 Vickers..............................................................................................28 BAB V KESIMPULAN.........................................................................................29 BAB VI EVALUASI DAN SARAN.....................................................................30 LAMPIRAN...........................................................................................................31 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................32

iv

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Brinell Hardness Tester......................................................................5 Gambar 2.2 Pengujian Kekerasan secara Brinell………………………………...5 Gambar 2.3 Rockwell Hardness Tester..................................................................5 Gambar 2.4 Indentor Intan Piramida pada Vickers Hardness Tester.....................7 Gambar 2.5 Fenomena Sinking dan Ridging........................................................10 Gambar 3.1 Flowchart Rockwell Hardness Test..................................................14 Gambar 3.2 Flowchart Vickers Hardness Test.....................................................15 Gambar 3.3 Flowchart Brinell Hardness Test.....................................................16 Gambar 4.1 Interpretasi digital indentasi Brinell............................................….20 Gambar 4.2 Grafik Kekerasan setiap Titik Pengujian dengan Metode Brinell..........................................................................................….21 Gambar 4.3 Interpretasi Digital Indentasi Rockwell.......................................….24 Gambar 4.4 Grafik Kekerasan setiap Titik Pengujian dengan Metode Rockwell .....................................................................................................….25 Gambar 4.5 Interpretasi Digital Indentasi Vockers.........................................….26 Gambar 4.6 Grafik Kekerasan setiap Titik Pengujian dengan Metode Vickers.........................................................................................….27

v

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Skala Kekerasan Rockwell......................................................................6 Tabel 2.2 Pengaplikasian Pengujian Kekerasan......................................................8 Tabel 2.3 Pendekatan Konversi Nilai Kekerasan....................................................9 Tabel 2.4 Sifat Mekanik Plat Aluminium.............................................................10 Tabel 2.5 Nilai Kekerasan Baut............................................................................11 Tabel 4.1 Pemaparan Hasil Pengujian Kekerasan Brinell...............................….20 Tabel 4.2 Pemaparan Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell ...........................….20 Tabel 4.3 Pemaparan Hasil Pengujian Kekerasan Vickers .............................….21 Tabel 4.4 Tabel Hasil Perhitungan Kekerasan Brinell ....................................….23 Tabel 4.5 Tabel Hasil Perhitungan Kekerasan Rockwell.................................….24 Tabel 4.6 Tabel Hasil Perhitungan Kekerasan Vickers....................................….26

vi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Salah satu cara untuk mengetahui baik buruknya kualitas suatu material adalah dengan mengetahui kekerasan material tersebut. Material dengan kualitas yang baik tidak hanya ditentukan oleh keras lunaknya saja, tetapi juga ditentukan oleh ketepatan pemilihan material sesuai dengan kebutuhan atau penggunaannya. Kekerasan material ini merupakan sifat alami yang dimiliki oleh suatu material. Kekerasan sendiri dapat didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan terjadinya deformasi plastis. Semakin besar nilai kekerasannya, semakin besar pula ketahanannya terhadap terhadap deformasi karena kekerasan sebanding dengan kekuatan material. Namun yang perlu diingat, seiring dengan meningkatnya nilai kekerasan dan kekuatan suatu material, nilai keuletannya justru semakin menurun. Pengujian kekerasan atau hardness test merupakan pengujian yang relatif mudah dilakukan untuk mengetahui kekerasan suatu material. Tidak hanya kekerasan saja, pengujian ini juga dapat digunakan untuk mengetahui sifat mekanik lainnya dari suatu material. Sifat mekanik ini sangat erat kaitannya dengan performa dari suatu material. Apabila suatu material memiliki sifat mekanik dengan kualitas yang baik, performa dari material tersebut juga akan baik. Pada prinsipnya, pengujian ini dilakukan untuk mengetahui ketahanan suatu material dalam menerima indentasi secara permanen. Pengujian ini merupakan salah satu dari sekian banyak pengujian material yang sering digunakan karena alasan teknis dan ekonomis. Sampai saat ini, terdapat tiga macam pengujian kekerasan suatu material yang sering digunakan antara lain pengujian Brinell, Vickers, dan Rockwell yang masing-masing pengujian memiliki metode dan menggunakan indentor yang berbeda-beda pula. Mengingat kekerasan merupakan sifat yang sangat penting dari suatu material dalam penerapannya di kehidupan sehari-hari, praktikum hardness test ini juga penting untuk dilakukan guna mengetahui lebih lanjut mengenai kekerasan suatu material. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam praktikum hardness test ini adalah sebagai berikut. 1. Bagaimana kemampuan material dalam menahan deformasi plastis yang terlokalisasi layaknya indentasi atau goresan melalui pengujian kekerasan? 2. Bagaimana proses, metode, serta faktor-faktor penting lainnya yang harus diperhatikan dalam melakukan pengujian kekerasan? 3. Bagaimana kelebihan serta keterbatasan dari tiap-tiap metode pengujian kekerasan yang digunakan? 4. Bagaimana hubungan antara kekerasan dengan kekuatan material?

1

1.3 Tujuan Tujuan dilakukannya praktikum hardness test ini adalah sebagai berikut. 1. Mengetahui kemampuan material dalam menahan deformasi plastis yang terlokalisasi layaknya indentasi atau goresan melalui pengujian kekerasan. 2. Mengetahui proses, metode, serta faktor-faktor penting lainnya yang harus diperhatikan dalam melakukan pengujian kekerasan. 3. Mengetahui kelebihan serta keterbatasan dari tiap-tiap metode pengujian kekerasan yang digunakan. 4. Mengetahui hubungan antara kekerasan dengan kekuatan material. 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah dalam praktikum hardness test ini adalah sebagai berikut. 1. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian kekerasan Brinell, Rockwell C, dan Vickers. 2. Pengujian berbasis JIS Z 2243. 3. Peralatan pengujian dianggap telah diatur dengan baik dan benar. 4. Spesimen yang digunakan adalah plat aluminium, kepala baut, dan pahat. 5. Permukaan uji dari spesimen dianggap telah dipersiapkan dengan baik dan benar. 6. Temperatur ambien ruangan pengujian adalah sebesar 25 derajat Celsius.

2

BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Kekerasan Kekerasan atau hardness merupakan salah satu sifat mekanik material yang menyatakan ketahanan atau resistansi suatu material terhadap deformasi plastis terlokalisasi (Callister, 2009). Kekerasan dari suatu material merupakan sifat yang sulit untuk didefinisikan besar atau nilainya, kecuali jika dilakukan pengujian tertentu. Meskipun demikian, nilai kekerasan yang didapat melalui pengujian masih belum dapat diaplikasikan dalam desain secara langsung karena angkanya tidak memiliki signifikansi yang spesifik. Nilai tersebut hanya berfungsi sebagai pembanding kekerasan antarmaterial atau jenis treatment-nya saja (Avner, 1974). Kekerasan sendiri memiliki diefinisi yaitu kemampuan material untuk tahan terhadap beban indentasi. Untuk beban indentasi sendiri memiliki definisi yaitu beban yang terlokasi pada sebagian daerah pada material (pada umumnya permukaan material). Pengujian material dapat dilakukan dengan metode yang bermacam macam tetapi dalam pengujian material maka uji kekerasan merupakan pengujian yang paling sering dilakukan (Manurung, 2016). 2.2 Definisi, Spesifikasi, dan Pentingnya Pengujian Kekerasan Untuk mengetahui tingkat kekerasan atau nilai kekerasan suatu material, dapat dilakukan proses pengujian kekerasan. Prosedur pengujian kekerasan sangat sederhana, namun menghasilkan luaran yang dapat digunakan untuk menentukan sifat mekanik lainnya. Uji Kekerasan ini juga merupakan uji yang sering dilakukan karena ujinya sangat sederhana, tidak mahal, bersifat nondestruktif, dan mampu menghasilkan data yang dapat digunakan untuk menentukan sifat mekanik material lainnya. Uji kekerasan sendiri dibagi menjadi tiga kategori, yaitu elastic hardness, resistance to cutting or abrasion, dan resistantance to indentation (German, 1994). Elastic hardness dapat diukur menggunakan skleroskop, alat untuk mengukur tinggi pantulan palu berujung berlian kecil setelah dijatuhkan pada ketinggian tertentu. Prinsip kerjanya yakni palu diangkat pada ketinggian tertentu kemudian dilepaskan sehingga energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik. Palu kemudian menumbuk spesimen dan sebagian energi akan terserap oleh spesimen lalu sisanya digunakan palu kembali untuk memantul ke ketinggian akhirnya (German, 1994). Kemudian, resistance to cutting or abrasion dari suatu material dapat diketahui melalui uji yang bernama scratch test atau file test. Scratch test dikembangkan oleh Friedrich Mohs dan hasilnya terdiri atas 10 tingkat kekerasan, dimana talc berada pada skala 1 dan berlian berada pada skala 10. Pengujian ini memiliki kekurangan yakni skala kekerasannya yang tidak seragam. Sementara itu pada file test dilakukan pemotongan spesimen dengan kekerasan yang diketahui

3

untuk melihat apakah terjadi potongan atau tidak. Uji ini biasanya dilakukan di industri- industri untuk mengetahui kualitas materialnya (German, 1994). Resistance to indentation dari material dapat diketahui dengan cara membenamkan indentor dengan geometri dan beban statis tertentu pada spesimen uji. Uji ini nantinya akan menghasilkan angka kekerasan yang berbanding terbalik dengan kedalaman lekukan dan sebanding dengan beban rata-rata di atas area lekukan. Metode umum dalam uji kekerasan indentasi antara lain metode Brinell, Vickers, Rockwell, dan Knoop. Mengingat kekerasan merupakan sifat yang sangat penting dari suatu material dalam penerapannya di kehidupan sehari-hari, maka pengujian kekerasan juga merupakan hal yang penting untuk dilakukan guna memastikan nilai kekerasan suatu material secara akurat sehingga tidak terjadi kesalahan dalam hal pengaplikasiannya (Avner, 1974). 2.3 Cara Mendapatkan Nilai Kekerasan dari Pengujian Kekerasan Terdapat berbagai macam cara yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai kekerasan suatu material tergantung kita akan meninjau dari segi elastisitasnya, ketahanannya terhadap goresan, ataukah ketahanannya terhadap indentasi seperti yang telah dipaparkan sebelumnya. Persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menentukan nilai kekerasan suatu material terkait ketahanannya terhadap indentasi pada pengujian kekerasan dengan metode Brinell (Callister, 2009). 2P HB= ………………....….(2.1) πD( D−√ D2−d 2 ) Keterangan : P = beban uji (kg) D = diameter bola (mm) d = diameter lekukan (mm) Persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menentukan nilai kekerasan suatu material terkait ketahanannya terhadap indentasi pada pengujian kekerasan dengan metode Vickers (Dieter, 1961). θ 2 Psin ( ) 2 1,854 P ………………….…… HV = = 2 d d2 (2.2) Keterangan : P = beban yang diberikan (kg) d = panjang diameter lekukan (mm) Persamaan berikut ini dapat digunakan untuk menentukan nilai kekerasan suatu material terkait ketahanannya terhadap indentasi pada pengujian kekerasan dengan metode Knoop. Metode ini tidak dibahas lebih lanjut nantinya (Dieter, 1961).

4

HK =

P P 14,2 P = 2 = 2 ………………..……….. Ap L C l

(2.3) Keterangan : P = beban yang diberikan (kg) l = panjang diameter lekukan (mm) Untuk mengetahui nilai kekerasan suatu material terkait ketahanannya terhadap indentasi pada pengujian dengan metode Rockwell, kita hanya perlu membaca nilai yang ditampilkan oleh mesin Rockwell (Dieter, 1961). 2.4 Metode Pengujian Kekerasan Brinell, Rockwell, dan Vickers 2.4.1 Pengujian Kekerasan Brinell

Gambar 2.1 Brinell Hardness Tester Pengujian Brinell adalah salah satu cara pengujian kekerasan yang paling banyak digunakan. Pada pengujian Brinell digunakan bola baja yang dikeraskan sebagai indentor. Indentor ini ditusukkan ke permukaan logam yang diuji dengan gaya tekan tertentu selama waktu tertentu juga (antara 10 sampai 30 detik). Karena penusukan (indentasi) itu, maka pada permukaan logam tersebut akan terjadi tapak tekan yang berbentuk tembereng bola. Alat yang digunakan dalam pengujian ini terdiri atas pengepres hidrolik vertikal yang dioperasikan dengan tangan yang dirancang untuk memaksa indentor bola ke dalam spesimen uji. Pengujian ini dilakukan menggunakan bola berdiameter 10 mm dengan beban 3000 kg untuk logam besi dan 500 kg untuk nonferus serta lama waktu tekan 10 detik untuk logam besi dan 30 detik untuk logam nonferus. Diameter yang dihasilkan selanjutnya diukur menggunakan mikroskop dan dianalisis lebih lanjut pada persamaan angka kekerasan Brinell sebelumnya. Angka kekerasan Brinell tanpa nomor sufiks menunjukkan pengujian dengan kondisi standar menggunakan kriteria uji sebelumnya. Untuk kondisi lainnya, simbol HB akan disertai dengan diameter bola, beban, dan durasi pembebanan. Untuk pengujian dengan material uji yang semakin

5

keras diatas 500 HB, bola-bola standar yang biasa digunakan dapat diganti dengan tungsten carbide ball (Avner, 1974). Kekerasan Brinell dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Gaya tekan BHN = Luas tapak tekan P BHN= D 2 2 .............................................(2.4) π {D −d } 2 Keterangan : P = gaya tekan (kg) D = diameter bola indentor (mm) d = diameter tapak tekan (mm) untuk lebih jelas, gambar dari contoh kekerasan Brinell adalah :

Gambar 2.2 Pengujian Kekerasan secara Brinell 2.4.2 Pengujian Kekerasan Rockwell

Gambar 2.3 Rockwell Hardness Tester

6

Pengujian ini menggunakan instrumen yang dapat dibaca secara langsung berdasarkan prinsip pengukuran kedalaman diferensial. Pengujian ini dilakukan dengan menaikkan spesimen secara perlahan ke arah indentor dengan beban kecil. Kemudian, beban utama mulai diterapkan hingga penunjuk putaran berhenti setelah itu baru dilepaskan sehingga hanya bekerja beban kecil di awal saja. Hasilnya, didapatkan angka kekerasan Rockwell dengan kriteria semakin besar nilainya, maka lekukan yang dihasilkan semakin dangkal pula. Mesin Rockwell terdiri atas dua macam, yakni mesin penguji normal untuk spesimen yang berukuran relatif tebal dan mesin penguji superficial untuk spesimen tipis. Indentor yang digunakan dalam uji ini meliputi bola besi keras dengan diameter tertentu serta berlian kerucut dengan sudut 120 derajat. Skala Rockwell yang sering digunakan adalah skala B dan C. Karena banyaknya skala, angka kekerasan Rockwell harus diikuti oleh penunjuk skalanya (Avner, 1974). Pada pengujian kekerasan Rockwell, untuk tiap skala nilai dari kekerasan dapat berkisar hingga 130. Namun, apabila nilai kekerasan yang didapat lebih besar dari 100 atau lebih kecil dari 20, maka nilai kekerasan menjadi tidak akurat. Untuk itu, pengujian menggunakan skala yang lebih keras maupun lebih kecil perlu dilakukan. Apabila spesimen terlalu tipis atau indentansi terlalu dekat dengan ujung spesimen maka akan terjadi ketidakakurasian pengukuran.Ketebalan untuk spesimen paling tipis seharusnya 10 kali ketebalan indentasi. Jarak antara kedua indentasi minimal adalah jarak 3 kali diameter indentor. Tabel 2.1 Skala Kekerasan Rockwell

7

Gambar 2.4 Prinsip Pengujian Kekerasan Rockwell Rockwell Hardness Test sangat mudah dilakukan karena prinsip kerja yang sederhana. Pengujian metode ini sedikit berbeda dengan Brinell dan Vickers karena tidak melakukan pengukuran tapak tekan secara manual, pengukuran dilakukan dengan mesin dan langsung mendapatkan nilai kekerasan dari bahan yang diuji. Nilai kekerasan berhubungan terbalik dengan kedalaman indentasi. Indentor yang digunakan adalah bola baja yang diperkeras berukuran 1/16 in dan 1/8 in serta kerucut intan yang mempunyai sudut 120 ° dengan ujung bulatan nya disebut brale. Pemberian beban utama (disebut major) dan beban minor bergantung pada Tabel 2.2 berikut ini.

8

Tabel 2.2 Skala Pengujian Kekerasan Rockwell

Rockwell Skala A digunakan untuk spesimen dengan kekerasan yang sangat tinggi (sangat keras), Rockwell Skala B digunakan untuk menguji material dengan tingkat kekerasan sedang, dan Rockwell Skala C digunakan untuk spesimen dengan kekerasan yang cukup tinggi. Perlu diperhatikan apabila pemakaian kombinasi indentor salah dengan jenis material yang diuji akan menyebabkan nilai kekerasan tidak akurat. Perhitungan nilai kekasaran pada metode ini dirumuskan sebagai berikut: HR=E−e ……………………….…(2.5) dengan E adalah jarak antar indentor diberi beban minor dan zero reference line dan e merupakan jarak kedalaman penekanan yang diberikan beban utama. 2.4.3 Pengujian Kekerasan Vickers Dalam pengujian ini, indikator yang digunakan berupa intan piramida berbentuk persegi dengan sudut 136 derajat antara permukaan yang berlawanan. Prinsip kerja pengujian ini sama seperti pengujian kekerasan Brinell dimana angka hasilnya diekspresikan dalam bentuk beban dan area lekukan namun dengan permukaan persegi. Adapun formulasi angka kekerasan ditunjukkan pada persamaan yang telah dipaparkan sebelumnya (Avner, 1974).

Gambar 2.5 Indentor Intan Piramida pada Vickers Hardness Tester Pada pengujian kekerasan Vickers tidak bergantung pada besar dari gaya tekan berbeda dengan pengujian kekerasan Brinell, dengan gaya tekan

9

yang berbeda akan menunjukkan hasil yang sama untuk bahan yang sama. Angka kekerasan pada Vickers dihitung dengan cara : HV = {2P sin (α/2) / d2 HV= 1,854 P/d2 dimana : P = gaya tekan (kg) d = diagonal tampak tekan rata-rata α = sudut puncak indentor = 136º 2.4.4 Kelebihan dan Kekurangan Setiap Metode Pengujian Kekerasan Berdasarkan uji kekerasan indentasi sebelumnya, terdapat beberapa faktor yang dapat memengaruhi tingkat akurasi atau ketelitian kekerasan indentasi antara lain sebagai berikut. 1. Kondisi indentor. 2. Akurasi beban. 3. Beban impact. 4. Kondisi permukaan spesimen uji. 5. Ketebalan spesimen uji. 6. Bentuk spesimen uji. 7. Lokasi penekanan. 8. Keseragaman material. Pemilihan jenis uji kekerasan biasanya ditentukan oleh performa dan tingkat akurasi tiap jenis pengujian. Karena uji Brinell menghasilkan lekukan yang besar, maka uji ini hanya terbatas pada bagian spesimen yang berat saja. Ketika material yang diuji tidak homogen, ini justru menjadi keuntungannya. Selain itu, permukaan spesimen uji juga tidak harus halus meskipun pengukuran menggunakan mikroskop tidak begitu cocok karena deformasi bolanya. Uji ini juga mulai tidak akurat setelah di atas 500 HB. Brinell yang sesuai standart akan mengakibatkan indentasi yang besar , karena indentasinya besar maka pengujian Brinell biasanya tidak digunakan pada permukaan dari finished product dan benda yang tipis atau kecil. Brinell tidak menuntut kehalusan dari suatu permukaan benda uji yang terlalu tinggi, cukup dengan gerinda kasar saja. Pada Brinell dilakukan tapak tekan secara manual sehingga memakan waktu dan memberi peluang untuk terjadinya kesalahan pengukuran (Smith, 1996). Kemudian, uji Rockwell merupakan uji yang sederhana dalam pengoperasiannya dengan beban yang lebih kecil dibandingkan uji Brinell sehingga bisa digunakan pada spesimen tipis bahkan sampai spesimen terkeras sekalipun. Rockwell merupakan salah satu pengukuran kekerasan yang menghasilkan indentasi yang sangat kecil sehingga tidak mengakibatkan cacat pada permukaan benda uji, tetapi karena indentor yang kecil maka pengujian Rockwell tidak baik untuk bahan yang tidak homogen seperti besi tuang

10

kelabu dimana terdapat bagian bagian yang sangat lunak (grafit) (Smith, 1996). Sementara itu, pengujian dengan metode Vickers adalah uji yang sangat sensitif. Dalam pengoperasiannya, uji ini memiliki skala tunggal dan jumlah kekerasan yang hampir tidak tergantung pada beban. Lekukan perseginya pun adalah yang paling mudah untuk diukur secara akurat. Lalu untuk uji lainnya, misalnya Microhardness, pada dasarnya adalah uji laboratorium dan pengujian beban yang sangat ringan sehingga memungkinkan untuk pengujian bagian spesimen yang kecil atau tipis. Karena kecilnya lekukan yang dihasilkan, maka semakin baik pula hasil akhir permukaannya. Kemudian untuk skleroskopi keuntungannya yaitu kecilnya bekas sisa uji, kecepatan uji, dan portabilitas instrumen namun dengan hasil yang cenderung tidak akurat (Smith, 1996). Untuk pengaplikasiannya masing-masing metode uji dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 2.2 Pengaplikasian Pengujian Kekerasan

11

2.5 Konversi Skala Kekerasan Karena setiap metode pengujian kekerasan sebelumnya memiliki skala atau nilai kekerasan yang berbeda antara yang satu dengan yang lain, hasil pengujian tidak bisa dibandingkan secara langsung sehingga diperlukan adanya konversi skala atau nilai kekerasan. Untuk membandingkan atau mengkonversi nilai kekerasan yang didapatkan, dapat digunakan tabel perkiraan konversi berikut ini sehingga nilai dari setiap metode pengujian tersebut bisa dibandingkan secara

12

langsung. Data berikut ini umumnya dapat diterapkan pada baja dan diperoleh melalui uji ekstensif pada baja karbon dan paduannya terutama dalam kondisi heat treatment (Avner, 1974). Tabel 2.3 Pendekatan Konversi Nilai Kekerasan

2.6 Fenomena Sinking dan Ridging pada Indentasi Pengujian kekerasan Brinell dan Vickers dilakukan dengan mengukur tapak tekan secara manual sehingga memakan cukup banyak waktu dan rentan terjadi kesalahan atau ketidakakuratan dalam pengukuran. Namun, pengukuran tampak tekan sendiri terkadang tidak mudah karena terdapat potensi terjadinya fenomena sinking dan ridging. Fenomena sinking sendiri merupakan fenomena pengecilan permukaan tapak tekan, sementara ridging merupakan fenomena pengembangan permukaan tekan. Kedua fenomena tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 2.6 Fenomena Sinking (kiri) dan Ridging (kanan)

13

2.7 Sifat Mekanik Teoritis 2.7.1 Plat Aluminium Tabel 2.4 Sifat Mekanik Plat Aluminium

Plat aluminium adalah plat logam yang memiliki kekuatan relatif rendah dan lunak. Aluminium termasuk dalam golongan logam yang ringan, tahan terhadap korosi, dan mampu menghantarkan listrik dengan cukup baik. Aluminium biasanya dicampur dengan logam lain sehingga dihasilkan suatu logam paduan aluminium yang dapat digunakan sebagai peralatan rumah tangga, industri, konstruksi, dan lain masih banyak lagi. Sifat mekanis yang terdapat dalam aluminium, khususnya pada plat aluminium, adalah sifat lunak dan lentur dengan kekerasan Brinell H18 sebesar 44. Plat ini banyak sekali digunakan sebagai material teknik karena beberapa keunggulan yang dimilikinya antara lain sebagai berikut (Avner, 1974). 1. Ringan. 2. Tahan terhadap korosi. 3. Tidak beracun. 4. Konduktor listrik yang baik. 5. Konduktor panas yang baik. 6. Mudah untuk difabrikasi. 7. Kekuatannya paduannya tinggi. 2.7.2 Kepala Baut Kepala baut-baut merupakan material teknik berstruktur baja yang sangat umum di Indonesia kualitas baut yang digunakan harus diperhatikan dan sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan standar ini tidak membahas mengenai angka kekencangan baut yang harus diberikan untuk aplikasi penggunaan baut pada struktur baja di lapangan namun yang dibahas adalah mengenai baut mutu tinggi dengan kekuatan 18 minimum 8 30 MPA dengan perlakuan panas atau heat treatment mulai dari persyaratan bahan persyaratan mekanis persyaratan identifikasi sampai dengan penerimaan dan penolakan

14

baut standar yang digunakan adalah SNI astm a325 2012 dimana nilai kekerasan nya adalah sebagai berikut (Avner, 1974). Tabel 2.5 Nilai Kekerasan Baut

2.7.3 Pahat Pahat atau cutting tool merupakan alat atau benda yang digunakan untuk memotong material atau benda kerja dalam proses permesinan. Kriteria pahat yang baik dan sesuai dengan standar adalah pahat yang mempunyai sifat-sifat mekanik tertentu. Dengan kualitas pahat yang baik, produk yang dihasilkannya pun juga akan berkualitas baik, memiliki dimensi yang presisi, ekonomis, serta tidak memakan waktu yang terlalu lama dalam proses produksinya (Jose, 2015). Kekerasan dan kekuatan pahat merupakan hal sangat penting dalam hal ini. Seperti yang kita ketahui, kekerasan dan kekuatan berhubungan satu sama lain, begitu pula dalam pahat ini. Hubungan antara kekuatan dan kekerasan secara teoritis tidaklah mudah untuk ditentukan. Meskipun terdapat beberapa rumusan yang telah diajukan, hubungan antara keduanya masih belum mencapai ekspektasi yang diharapkan. Secara empiris, hubungan antara kekuatan dan kekerasan material juga telah banyak diajukan rumusannya, tetapi rumusan ini hanya berlaku untuk satu jenis logam pada kondisi tertentu. Pada umumnya kekuatan sebanding dengan kekerasan, serta kekuatan akan meningkat dengan meningkatnya nilai kekerasan suatu material dan sebaliknya, keuletannya justru semakin menurun (Jose, 2015). Hubungan antara nilai kekerasan dan kekuatan material dirumuskan dalam persamaan berikut ini. TS( MPa)=3,54 HB………….……(2.4) TS( psi)=500 HB……….….……(2.5) Keterangan : TS = tensile strength HB = nilai kekerasan Brinell Kekerasan dan kekuatan pahat yang harus tetap bertahan meskipun pada temperatur tinggi dinamakan hot hardness. Pahat mempunyai beberapa keunggulan tersendiri karena memiliki sifat-sifat mekanik antara lain sebagai berikut.

15

1.

2. 3.

4.

5.

Memiliki kekerasan yang cukup tinggi melebihi kekerasan benda kerja tidak hanya pada temperatur ruangan saja, melainkan pada temperatur tinggi pada saat proses pembentukan geram berlangsung. Memiliki keuletan cukup besar untuk menahan beban kejut. Mampu menahan beban kejut termal sehingga ketahanan ini sangat diperlukan bila terjadi perubahan temperatur yang cukup besar secara berkala atau periodik. Memiliki sifat adhesi yang rendah yang sangat berguna untuk mengurangi afinitas benda kerja terhadap pahat, mengurangi laju keausan, serta mengurangi daya pemotongan. Memiliki daya larut elemen atau komponen material pahat yang rendah yang sangat berguna untuk memperkecil laju keausan akibat mekanisme difusi.

16

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Peralatan dan Benda Kerja yang digunakan dalam Percobaan Peralatan dan benda kerja yang digunakan dalam praktikum hardness test ini adalah sebagai berikut. 1. Mesin pengujian kekerasan Wolpert. 2. Indentor. a. Bola baja yang dikeraskan (d = 2,5 mm) untuk metode Brinell. b. Piramid intan (sudut puncak 136 derajat) untuk metode Vickers. c. Kerucut intan untuk metode Rockwell. 3. Plat aluminium. 4. Pahat. 5. Kepala baut (SS 316L). 6. Lup pengukur. 3.2 Langkah-Langkah Pengujian Langkah-langkah pengujian yang dilakukan dalam praktikum hardness test ini adalah sebagai berikut. 1. Spesimen dibersihkan permukaannya. 2. Spesimen diletakkan pada baseplate lingkaran mesin. 3. Indentor dipasang pada pemegang indentor di mesin. 4. Beban ditempatkan ke mesin (62,5 kgf untuk Brinell, 30 kgf untuk Vickers, dan 150 kgf untuk Rockwell). 5. Baseplate dinaikkan dengan memutar handwheel sehingga jarum penunjuk skala kecil menunjukkan angka 3 dan ditunggu selama 10 detik. Pada saat ini, beban awal sebesar 10 kgf ditempatkan kepada spesimen. 6. Side handle disentuh ringan sehingga dapat mulai bergerak. Hal ini akan memulai proses pembebanan penuh dan indentasi. Pergerakan side handle dibiarkan terjadi secara natural, tidak dipaksakan, dan tidak terhalangi sehingga proses pembebanan terjadi cukup lambat untuk mensimulasikan pembebanan statis. 7. Setelah handle berhenti bergerak selama 10 detik, handle diputar kembali ke posisi awalnya. 8. Baseplate lingkaran diturunkan dengan memutar handwheel. 9. Spesimen ditempatkan ulang sedemikian rupa agar indentor dapat berjarak kurang lebih 1,5 kali dari panjang diameter/diagonal terpanjang milik indentasi pertama. 10. Langkah keempat sampai kesembilan diulang untuk melakukan indentasi yang kedua dan ketiga.

17

11. Diameter tapak tekan dan diagonal tapak tekan diukur menggunakan lup pengukur untuk Brinell dan Vickers. Sedang untuk Rockwell nilai kekerasan pada skala utama mesin uji dicatat. 3.3 Flowchart Pengujian Mulai

Spesimen dibersihkan permukaannya

Spesimen diletakkan pada baseplate

Indentor kerucut intan dipasang pada pemegang indentor

Beban sebesar 150 kgf ditempatkan pada mesin

Baseplate dinaikkan dengan memutar handwheel hingga angka 3 selama 10 detik

Handle diputar untuk proses indentasi

Setelah handle berhenti bergerak, handle diputar ke posisi awalnya

Nilai kekerasan pada skala utama mesin uji dicatat

Spesimen dilepas dari mesin uji

Selesai Gambar 3.1 Flowchart Rockwell Hardness Test

18

Mulai

Spesimen dibersihkan permukaannya

Spesimen diletakkan pada baseplate

Indentor piramid intan dipasang di pemegang indentor

Beban sebesar 30 kgf ditempatkan pada mesin

Baseplate dinaikkan dengan memutar handwheel hingga angka 3 selama 10 detik

Handle diputar untuk proses indentasi

Setelah handle berhenti bergerak, handle diputar ke posisi awalnya

Baseplate diturunkan dengan memutar handwheel

Spesimen dilepas dari mesin uji

Diagonal tapak tekan diukur menggunakan lup pengukur

Selesai Gambar 3.2 Flowchart Vickers Hardness Test

19

Mulai

Spesimen dibersihkan permukaannya

Spesimen diletakkan pada baseplate

Indentor bola bajadipasang di pemegang indentor

Beban sebesar 62,5 kgf ditempatkan pada mesin

Baseplate dinaikkan dengan memutar handwheel hingga angka 3 selama 10 detik

Handle diputar untuk proses indentasi

Setelah handle berhenti bergerak, handle diputar ke posisi awalnya

Baseplate diturunkan dengan memutar handwheel

Spesimen dilepas dari mesin uji

Diagonal tapak tekan diukur menggunakan lup pengukur

Selesai Gambar 3.3 Flowchart Briell Hardness Test

20

BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengujian (Terlampir) 4.2 Pemaparan Hasil Pengujian 4.2.1 Brinell Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh permukaan specimen yang telah di uji hardness Brinell dengan menggunakan indentorbola baja 2,5 mm. Untuk data variabel diagonal pada specimen yang telah diberi pengujian ini, sebagai berikut. MATERIAL DIAMETER INDENTO d rataTEST BEBAN SKALA d1 d2 R rata PIECE 1,335 1,4 1,3675 Plat Bola Baja 62,5 kgf BHN 1,3 1,4 1,35 Aluminium 2,5 mm 1,4 1,4 1,4 Tabel 4. 1 Data Brinell yang telah Diolah Diameternya 4.2.2 Rockwell Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh permukaan specimen yang telah di uji hardness Rockwell dengan menggunakan indentor kerucut intan 120⁰.Untuk data variabel diagonal pada specimen yang telah diberi pengujian ini, sebagai berikut. MATERIAL KEKERASAN BEBAN INDENTOR SKALA TEST PIECE (HRC) 47,9 Kerucut Intan Kepala Baut 150 kgf HRC 47,6 120o 48 Tabel 4. 2 Data Awal Rockwell 4.2.3 Vickers Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh permukaan specimen yang telah di uji hardness Vickers dengan menggunakan indentor Piramid Intan 136. Untuk data variabel diagonal pada specimen yang telah diberi pengujian ini, sebagai berikut. MATERIAL TEST PIECE

BEBA N

INDENTOR

Pasak

30 kgf

Piramid Intan 1360

21

SKAL A

HVN

DIAGONAL d1 d2 (drata)2 0, 0, 0,5 5 5 0,5 0, 0, 0,5 5 5

0, 0, 5 5 Tabel 4. 3 Data Vickers yang Telah Diolah Diameternya 4.3 Analisis Data dan Perhitungan Dari data yang diperoleh dapat dianalisa dengan cara membandingkan nilai distribusi kekerasan(yang dimiliki oleh spesimen uji) dengan nilai kekerasan yang didapat dari hasil percobaan. Untuk mendapatkan nilai kekerasan tersebut terdapat beberapa metode yang dapat digunakan dengan cara tertentu. Metode pertama adalah Metode Brinell, dimana nilai kekerasannya didapat dengan mengorelasikan luas permukaan indentasi dengan pembebanan, menggunakan rumus perhitungan. Pada Metode Rockwell, nilai kekerasan didapat langsung dari pengukuran otomatis pada mesin pengujian. Sedangkan untuk metode Vickers, nilai kekerasan didapat dengan cara mengorelasikan panjang diagonal dimensi dengan pembebanan. Adapun perumusan yang digunakan pada metode-metode tersebut yaitu sebagai berikut: 2P a) BHN= 2 2 πD ( D− √ D −d ) b) Tensile Strength ( MPa )=3,45 x HB 1/2 a c) HV =2 P sin d2 4.3.1

Hasil Indentasi Metode Brinell Interpretasi digital lokasi titik uji pada pembentukan specimen uji Brinell sebagai berikut.

Gambar 4. 1 Interpretasi digital indentasi brinell (plat aluminum) Untuk perhitungan pada pengujian Brinell ini dilakukan dengan mencari diameter rata-rata dari diameter 1 dan 2 yang sudah diketahui. Diameter rata-rata tersebut digunakan untuk mencari nilai kekerasan dari pengujian Brinell ini. Nilai kekerasan pada pengujian Brinell didapatkan dengan langkah-langkah di bawah ini.

22



Titik pertama

P = 62,5 kP d₁ = 1,335 mm d₂ = 1,4 mm d rata = 1,3675 mm D = 2,5 mm Keterangan : P = Beban d₁ = Diameter sisi d₂ = Diameter sisi lainnya d 1+ d 2 d rata = 2 D = Diameter indentor Maka nilai kekerasannya dapat dihitung dengan cara berikut: d 1+ d 2 d= 2 1,335+ 1,4 = 2 = 1,3675 mm 2P HBN = πD ( D− √ D2 −d 2 ) 2(62,5) HBN¿ (3,14)(2,5) ( 2,5− √2,5 2−1,36752 ) HBN = 39, 072 kgf /mm ²  Titik Kedua d 1+ d 2 d= 2 1,3+1,4 = 2 = 1,35 mm 2P BHN= πD ( D− √ D2−d2 ) 2(62,5) BHN2¿ (3,14)(2,5) ( 2,5− √ 2,5 2−1,352 ) BHN2= 40,2 kgf /mm ²  Titik Ketiga d 1+ d 2 d= 2 1,4+1,4 = 2 = 1,4 mm 2

2

23

BHN= BHN2¿

2P πD ( D− √ D2−d2 ) 2(62,5)

(3,14)(2,5) ( 2,5− √ 2,5 2−1,42 ) BHN2 = 37,1 kgf /mm ² Dari perhitungan tersebut dapat didata sebagai berikut. P H D T ( B ( H d rata ( it k N m B i g ra mm) m N k f ta ) ) 2 3 1,367 9, 1 5 0 6 3 7 2 2, 4 8, 2 , 5 1,35 0, 7 5 2 9 3 3 1,4 7, 1 Tabel 4. 4 Data Brinell yang Telah diperoleh Nilai Kekerasannya 2

Untuk grafik distribusi nilai kekerasan yang diperoleh dari data di atas yaitu sebagai berikut.

Kekerasan BHN

Grafik Kekerasan dengan Metode Brinell 40.5 40 39.539.1 39 38.5 38 37.5 37 36.5 36 35.5 Titik 1

40.2

37.1

Titik 2

Titik 3

Letak Titik Hardness

Gambar 4. 2 Grafik Kekerasan dengan Jarak Metode Brinell

24

Korelasi antara kekerasan yang diperoleh dari pengujian ini dengan kekuatan sebagai berikut. Tensile Strength=3,45 x HB=3,45 X 38,79=133,825 MPa 4.3.2

Hasil Indentasi Metode Rockwell Interpretasi digital lokasi titik uji pada pembentukan specimen uji Rockwell sebagai berikut.

Gambar 4. 3 Interpretasi digital indentasi Rockwell (kepala baut) Pada pengujian Rockwell test, nilai kekerasan dapat diketahui langsung dari mesin uji. Nilai kekerasan pada Rockwell test dilakukan selama 3 kali percobaan dan didapatkan nilai kekerasannya sebagai berikut. Materi Beb Ska Kekerasan HRCrat Indentor al Uji an la (HRc) a2 47,9 150 Kerucut HR 47,83 Pahat 47,6 kP Intan C 48,0 Tabel 4. 5 Data Rockwell yang Telah diperoleh Nilai Kekerasannya Untuk grafik distribusi nilai kekerasan yang diperoleh dari data di atas yaitu sebagai berikut.

25

Grafik Kekerasan dengan Metode Rockwell 49 48.5

HRC

48 47.9

48 47.6

47.5 47 46.5 46 Titik 1

Titik 2

Point 3

Gambar 4. 4 Grafik Kekerasan dengan Jarak Metode Rockwell Untuk mendapatkan korelasi antara kekerasan yang diperoleh dari pengujian ini dengan kekuatan, maka perlu konversi nilai HRC ke HBN dan dimasukan ke rumus tensile, yaitu sebagai berikut. HRCrata2 = 47,833 Dikonversi menjadi HBN = 81 Tensile Strength=3,45 x HB=3,45 X 81=3874,5 MPa 4.3.3 Hasil Indentasi Metode Vickers Implementasi digital lokasi titik uji pada pembentukan specimen uji Rockwell sebagai berikut.

Gambar 4. 5 Interpretasi digital indentasi Vickers (pasak) Pada perhitungan pengujian Vickers, langkah pertama mencari diagonal rata-rata dari 2 diagonal yang telah diketahui yaitu diagonal 1 dan diagonal 2. Setelah itu mengulangi sebanyak 3 kali dengan besar diagonal sama. Diagonal rata-rata digunakan untuk mencari nilai kekerasan untuk pengujian Vickers. Nilai Kekerasan pada pengujian Vickers didapatkan sebagai berikut.

26

d 1=0,5d 2=0,5d rata2=

d 1+d 2 2

beban d rata−rata2 1,854 .30 HV = 0,52 HV =222,48

HV =1,854

Titi k 1 2 3

d ratarata (mm) 0.5 0.5 0.5

P (kgf) 30

HV

HBN ratarata

222.48 222.48 222.48

222.48

Tabel 4. 6 Data Vickersl yang Telah diperoleh Nilai Kekerasannya Untuk grafik distribusi nilai kekerasan yang diperoleh dari data di atas yaitu sebagai berikut.

Grafik Distribusi Nilai Kekerasan Vickers 250 200

HVN

150 100 50 0 Titik 1

Titik 2

Titik 3

Axis Title

Gambar 4. 6 Grafik Kekerasan dengan Jarak Metode Vickers Untuk mendapatkan korelasi antara kekerasan yang diperoleh dari pengujian ini dengan kekuatan, maka perlu konversi nilai HVN ke HBN dan dimasukan ke rumus tensile, yaitu sebagai berikut. HVNrata2 = 222,83 Dikonversi menjadi HBN = 216 Tensile Strength=3,45 x HB=3,45 X 216=745,2 MPa

27

4.4 Pembahasan Hasil Analisa Data 4.4.1 Brinell Pada pengujian kekerasan dengan metode Brinell ini, spesimen uji yang digunakan adalah plat aluminium berbentuk persegi dengan dimensi panjang sisi 40 mm. Sementara itu, indentor yang digunakan dalam pengujian ini adalah bola baja dengan diameter 2,5 mm. Dalam pengujiannya, spesimen uji plat aluminium ditempatkan pada mesin uji Wolpert kemudian diberikan pembebanan sebesar 62,5 kgf. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali dengan variasi letak titik pembebanan yang berbeda. Diameter tapak tekan yang dihasilkan kemudian diukur untuk mengetahui nilai kekerasan Brinell spesimen uji menggunakan rumus perhitungan. Pada pengujian ini, dihasilkan tiga diameter tapak tekan yang diukur dari tiga titik variasi pengujian Setelah dilakukan pembebanan dengan indentor bola pejal. Pada titik pertama, diperoleh nilai d1 = 1,335 mm dan d2 = 1,4 mm dengan diameter rata-rata d = 1,3675 mm. Pada titik kedua, diperoleh nilai d1 = 1,3 mm dan d2 = 1,4 mm dengan diameter rata-rata d = 1,35 mm. Pada titik ketiga, diperoleh nilai d1 = 1,3 mm dan d2 = 1,4 mm dengan diameter rata-rata d = 1,35 mm. Menggunakan bantuan rumus perhitungan, nilai diameter rata-rata pada setiap variasi titik uji digunakan untuk memperoleh nilai kekerasan Brinell spesimen uji pada titik pertama sebesar. Pada titik pertama, diperoleh nilai kekerasan Brinell spesimen uji sebesar 39,07. Pada titik kedua, diperoleh nilai kekerasan Brinell spesimen uji sebesar 40,2. Pada titik ketiga, diperoleh nilai kekerasan Brinell spesimen uji sebesar 37,1. Dari ketiga nilai kekerasan Brinell tersebut, diperoleh nilai kekerasan Brinell rata-rata spesimen uji sebesar 38,83. Berdasarkan data yang diperoleh tersebut, dapat diketahui pula bahwa seiring dengan meningkatnya nilai diameter tapak tekan yang dihasilkan, nilai kekerasannya justru semakin kecil. Jika dikorelasikan dengan kekuatan materialnya, maka diperoleh kekuatan materialnya sebesar 133,86 MPa. Secara teoritis, spesimen uji plat aluminium ini seharusnya memiliki nilai kekerasan Brinell yang sama pada setiap titiknya. Sementara itu, nilai kekerasan Brinell yang diperoleh melalui pengujian ini memiliki nilai yang bervariasi di setiap titiknya. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh human error. Karena pengujian ini dilakukan secara manual, kemungkinan untuk terjadinya ketidaktelitian pada saat pengukuran nilai diameter tapak tekan juga dapat terjadi. Ditambah lagi, pengukuran menggunakan lup pengukuran pada metode ini juga tidak begitu cocok meningat deformasi bola yang dihasilkan cukup sulit untuk diukur. Karena menggunakan indentor bola baja, spesimen uji yang dapat digunakan pada pengujian dengan metode ini menjadi terbatas pada spesimen uji yang memiliki nilai kekerasan dibawah material baja. Meskipun demikian, metode ini sangat cocok untuk digunakan menguji spesimen uji yang tidak homogen dan memiliki permukaan yang tidak rata.

28

Bola baja adalah indentor yang unggul sebab dapat mendistribusikan tekanan secara merata. Adapun kelebihan yang terdapat pada percobaan Brinnell adalah keakuratannya dalam menguji kekerasannya pada material yang memiliki permukaan luas. 4.4.2 Rockwell Pada pengujian kekerasan dengan metode Rockwell ini, spesimen uji yang digunakan adalah pahat berbentuk persegi panjang dengan dimensi panjang sisi 95 mm dan lebar sisi 12,5 mm. Sementara itu, indentor yang digunakan dalam pengujian ini adalah kerucut intan dengan sudut 120°. Dalam pengujiannya, spesimen pahat ditempatkan pada mesin uji Wolpert kemudian diberikan pembebanan sebesar 150 kgf yang terdiri atas beban minor dan beban mayor. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali dengan variasi letak titik pembebanan yang berbeda. Pada pengujian dengan metode ini, diameter tapak tekan yang dihasilkan tidak perlu diukur karena nilai kekerasannya dapat secara langsung diperoleh melalui pengukuran otomatis pada mesin pengujiannya. Nilai kekerasan yang didapat dalam pengujian Rockwell dapat langsung dilihat pada mesin uji. Pada pengujian ini didapatkan nilai kekerasan Rokwell untuk titik pertama sebesar 47.9 ; titik kedua sebesar 47.6 ; dan pada titik ketiga sebesar 48.0. Dari ketiga nilai kekerasan pada setiap titik kemudian akan diperoleh nilai rata rata kekerasan Rocwell untuk spesimen pahat yaitu sebesar 47.8. Secara teoritis, spesimen uji pahat ini seharusnya memiliki nilai kekerasan Rockwell yang sama pada setiap titiknya mengingat pahat merupakan material yang memiliki ketangguhan serta kekerasan yang homogen pada permukaannya. Sementara itu, nilai kekerasan Rockwell yang diperoleh melalui pengujian ini memiliki nilai yang hampir homogen di setiap titiknya. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh getaran. Terlepas dari hal tersebut, metode pengujian ini lebih sederhana dibandingkan metode pengujian lainnya dalam hal pengoperasiannya. Selain itu, nilai kekerasannya juga dihasilkan secara otomatis oleh mesin uji. Tak hanya itu, metode ini juga bisa digunakan pada spesimen tipis bahkan sampai spesimen terkeras sekalipun. 4.4.3 Vickers Pada pengujian kekerasan dengan metode Vickers ini, spesimen uji yang digunakan adalah kepala baut SS 316L berbentuk segienam. Sementara itu, indentor yang digunakan dalam pengujian ini adalah piramid intan dengan sudut puncak 136°. Dalam pengujiannya, spesimen uji kepala baut ditempatkan pada mesin uji Wolpert kemudian diberikan pembebanan sebesar 30 kgf. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali dengan variasi letak titik pembebanan yang berbeda. Diagonal tapak tekan yang dihasilkan kemudian

29

diukur untuk mengetahui nilai kekerasan Vickers spesimen uji menggunakan bantuan rumus perhitungan. Pengujian Vikers dilakukan pada tiga titik uji yang berbeda pada permukaan spesimen (titik 1, titik 2 dan titik 3). Setelah dilakukan pembebanan dengan indentor piramid intan akan didapatkan dua diagonal yaitu d1 dan d2 pada setiap titiknya. Pada pengujian ini didaptkan nilai d1 dan d2 yang sama pada setiap titik yaitu sebesar 0.5 mm dan diagonal rata-ratanya juga sebesar 0.5. Nilai dari diagonal rata-rata ini akan digunakan untuk menghitung nilai kekerasan Vikers. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan nilai kekerasan Vikers dari setiap titik yaitu sebesar 222.48. Jika dikorelasikan dengan kekuatan materialnya, maka diperoleh kekuatan materialnya sebesar 745,2 MPa.

BAB V KESIMPULAN Setelah melakukan praktikum dan menganalisa data, dapat disimpulkan bahwa: 





Pada percobaan Brinnell, kekerasan rata-rata pada plat aluminium-nya adalah sebesar 38,79 kgf/mm2 . Pada percobaan Rockwell, nilai kekerasan rata-rata pada pahat adalah sebesar 47,83. Kemudian pada percobaan Vickers, nilai kekerasan rata-rata pada Kepala baut adalah sebesar 222,48. Setiap metode memiliki prosedur yang berbeda-beda. Pada metode Rockwell, nilai kekerasan dapat langsung diketahui pada mesin penguji, sedangkan pada metode Brinnell dan Vickers, nilai kekerasan dapat diperoleh setelah mengolah data yang didapat pada percobaan, dimana pada metode Brinnell data nya berupa dua buah diameter indentasi, sedangkan pada metode Vickers, data nya adalah dua buah diagonal dari indentasi. Idealnya, pada setiap indentasi akan menghasilkan diameter atau diagonal yang sama, namun terdapat beberapa faktor yang menyebabkan hasil yang bervariasi, seperti permukaan benda yang kurang rata, sehingga perlu dihitung nilai rata-rata agar dapat memperoleh data yang lebih akurat. Pada setiap metode terdapat kelebihan dan keterbatasan tersendiri. Pada

30



metode Brinnell terdapat kelebihan yaitu bola baja yang digunakan sebagai indentor menyebabkan distribusi beban yang merata pada spesimen uji. Keterbatasan pada metode Brinnell adalah ukuran bola baja yang cenderung besar sehingga tidak dapat digunakan pada spesimen yang berukuran kecil. Pada metode Rockwell, kelebihannya adalah nilai kekerasan yang dapat langsung diketahui pada mesin uji tanpa harus melakukan pengolahan data, namun kekurangan pada metode ini adalah tingkat ketelitian yang rendah. Kemudian kelebihan yangdimiliki oleh metode Vickers adalah skala yang digunakan untuk nilai kekerasan hanya satu dan memiliki rentang yang luas sehingga tidak perlu memerhatikan jenis indentor dan hanya perlu memperhatikan beban yang diberikan saja. Sedangkan kekurangan dari metode Vickers adalah perlu waktu yangcukup lama untuk mempersiapkan sebelum pengujian. Kekerasan memiliki hubungan yang berbanding lurus dengan sifat mekanik lainnya. Semakin besar nilai kekerasannya maka semakin besar pula energi yang dibutuhkan untuk menimbulkan tapak tekan pada permukaan spesimen uji. Sama halnya dengan sifat mekanik lainnya.

31

BAB VI EVALUASI DAN SARAN 6.1 Evaluasi Adapun evaluasi dalam pelaksanaan uji coba praktikum kali ini sebagai berikut : 1. Keterbatasan pengujian yang hanya melalui sebuah video 2. Praktikan kurang teliti dalam melihat data 6.2. Saran  Adapun saran yang dapat diberikan yaitu praktikan dapat lebih berhati-hati dalam melihat data agar tidak terjadi kesalahan pada pengambilan data.

32

DAFTAR PUSTAKA Avner, Sydney H, 1974, Introduction to Physical Metallurgy, McGraw-Hill Book Co, Singapore. Callister Jr, William D, 2009, Materials Science and Engineering an Introduction, 8th Edition, John Wiley and Sons, New Jersey. Dieter Jr, George E, 1961, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill Book Co, New York. Jose, E, Anto, T, 2015, ‘Analysis of Tensile Test of Mild Steel using Finite Element Method’, International Journal of Innovations in Engineering and Technology (IJIET), 5, pp. 247-251. Smith, William F, 1996, Principles of Material Science and Engineering, 3th Edition, McGraw-Hill, Singapore.

33

Lampiran

MATE RIAL UJI Plat Alumun ium

Tabel 1. Data Hasil Pengujian Brinell TITIK INDENT SKAL BEBAN PENGU OR A JIAN Bola Baja (d = 2,5 mm)

62,5 kgf

DIAMETER d1 d2 drata2

1 HBN

2 3

KEKERAS KEKE AN RATARASAN RATA

1,335

1,4

1,36

38,8

1,3

1,4

1,35

40,2

1,4

1,4

1,4

37,1

38,7

Tabel 2. Data Hasil Pengujian Rockwell MATERI AL  BEBAN  UJI 

Pahat 

150 kgf 

INDENT OR 

Kerucut intan 

SKALA 

HRC 

TITIK PENGUJI AN    1    2    3 

KEKERASAN KEKERAS RATA-RATA  AN  47,9  47,6  48,0 

Tabel 3. Data Hasil Pengujian Vickers MATE BE SK TITIK DIAGONAL INDEN d2 drata2 RIAL BA AL PENG d1 TOR UJI N A UJIAN

Kepala Baut

30 kgf

Piramid Intan (Sudut Puncak 136o)

1 HV

2 3

47,8333

KEKER ASAN

0,5

0,5

0,5

222,48

0,5

0,5

0,5

222,48

0,5

0,5

0,5

222,48

ABSENSI PRAKTIKUM KELOMPOK 19

34

KEKERASAN RATA-RATA

222,48

N O 1 2 3 4 5 6 7 8

NAMA FIRLANA BAITURROCHMAN AHMAD FARHAN KHAIRI ISNATA PRAYARSNI CONITA SYLVIA THERESIA HUTAGALUNG REWIAL FAJAR ANUGRAHENI GEMILANG FIGO ARISANDI THARIQ WIDYANSYAH HIFNI KEVIN ATHA YUSUF

NRP 2111940000060 2111640000160 2111940000003 2111940000030 2111940000056 2111940000099 2111940000161 2111940000196 Praktikum

Asistansi

35

KETERANGAN

36