TOPIK v Pengujian Bahan

129 | P e n g u j i a n B a h a n

TOPIK VPENGUJIAN BAHAN

5. 1 PENDAHULUAN

Pengujian bahan bertujuan mengetahui sifat-sifat mekanik bahan ataucacat pada bahan/produk, sehingga pemilihan bahan dapat dilakukan dengantepat untuk suatu keperluan. Cara pengujian bahan dibagi dalam dua kelompokyaitu pengujian dengan merusak (destructive test) dan pengujian tanpa merusak(non destructive test). Pengujian dengan merusak dilakukan dengan caramerusak benda uji dengan cara pembebanan/ penekanan sampai benda ujitersebut rusak, dari pengujian ini akan diperoleh informasi tentang kekuatandan sifat mekanik bahan. Pengujian tanpa merusak dilaksanakan memberiperlakuan tertentu terhadap bahan uji atau produk jadi sehinga diketahuiadanya cacat berupa retak atau rongga pada benda uji /produk tersebut.

Pengujian dengan merusak ( destructive test) terdiri dari:1. Pengujian Tarik (Tensile Test)2. Pengujian Tekan (Compressed Test)3. Pengujian Bengkok ( Bending Test)4. Pengujian Pukul ( Impact Test )5. Pengujian Puntir ( Torsion Test)6. Pengujian Lelah (Fatique Test)7. Pengujian Kekerasan ( Hardness Test).

Pengujian tanpa merusak ( non destruktive test) terdiri dari:1. Dye Penetrant Test

2. Electro Magnetic Test

3. Ultrasonic Test

4. Sinar Rongent

Pengujian Bahan untuk mengetahui struktur mikro dan komposisibahan dilakukan dengan cara Metalografis dan Spectrograf. Pengujian tersebutdiatas memerlukan piranti keras maupun piranti lunak yang baku dan


terstandar, sehingga hasil pengujian dapat diterima berbagai kalangan dandapat dijadikan acuan sebagai data dalam perancangan sistem maupun produk.

5. 2 TUJUAN INTRUKSIONAL KHUSUSAdapun tujuan penulisan makalah ini yaitu :

1. Menjelaskan sifat-sifat dari bahan2. Menjelaskan definisi pengujian bahan3. Menjelaskan klasifikasi metode pengujian bahan4. Menjelaskan metode pengujian kekerasan bahan

5. 3 PRASYARATAdapun permasalahan yang akan dibahas dalam proses penyusunan

makalah ini yaitu sifat-sifat dari bahan, pengertian pengujian bahan, klasifikasimetode pengujian bahan, dan metode-metode pegujian kekerasan.

5. 4 URAIAN MATERI5.4.1 Sifat-Sifat Mekanik Bahan Logam

Sifat-sifat mekanik bahan sangat dipengaruhi oleh jenis dan komposisibahan logam serta perlakuan terhadap bahan tersebut. Sifat - sifat mekaniklogam terebut antara lain, keras (Hardness), Liat ( ductile), lunak (malleable),tangguh (Toughness). Bahan logam dikatakan keras apabila memilikiketahanan terhadap penetrasi terhadap logam lain atau bahan pembandingstandar ( sebagai contoh bahan pembanding adalah intan - intan), atau memilikikemampuan melakukan penetrasi terhadap logam lain. Bahan Logamdikatakan Liat apabila memiliki kemampuan dibentuk dengan proses penarikandingin tanpa putus (contohnya tembaga ). Bahan logam dikatakan lunakapabila mampu dibentuk dengan proses penekanan dingin tanpa pecah/retak (contohnya timah).

Bahan logam dikatakan tangguh apabila mampu menahanpembebanan gabungan dan berulang dalam rentang waktu tertentu tanpa rusak.Sifat-sifat mekanik tersebut dapat dirubah apabila kita merubah komposisi


bahan tersebut atau memberikan perlakuan panas terhadap bahan tersebut. Biladikaitkan dengan proses produksi , maka sifat bahan bisa dikategorikan mampumesin (machine ability) atau tidak mampu mesin ,serta mampu bentuk atautidak mampu bentuk. Apabila bahan dapat dikerjakan dengan mudah padamesin konvensional ( mesin produksi yang mamakai alat potong danmenghasilkan tatal), disebut mampu mesin. Logam mampu bentuk apabiladapat dibentuk dengan proses penekanan tanpa retak atau pecah.

5.4.2 Definisi Pengujian Bahan

Secara umum pengujian bahan dapat didefenisikan sebagai suatumetode yang penting untuk mengetahui kualitas dan kuantitas dari suatu bahanyang akan kita gunakan untuk kepentingan dalam pembuatan produk yangbaik. Dalam pengujian bahan yang berkaitan dengan penggunaan logam kerasdan lunak ini, kita memaklumi bahwa teknologi yang berkembang saat ini dinegara kita masih dalam tahap pengembangan teknologi tepat guna danrekayasa industri yang tingkat resikonya tidak terlalu tinggi, sehingga ketelitiandalam perancangan pun menjadi rendah, sebab perancangan konstruksi mesinberteknologi sederhana tentunya jauh berbeda dengan perancangan konstruksimesin berteknologi tinggi, dan yang pasti perancangan konstruksi mesinberteknologi tinggi memerlukan pengolahan logam yang berkualitas pula.

5.4.3 Metode-Metode Pengujian Bahan

Dalam pengujian bahan ada beberapa metode yang digunakan yaitusebagai berikut:

5.4.3.1. Pengujian KekerasanPengujian kekerasan adalah satu dari sekian banyak pengujian yang

dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaranmengenai spesifikasi. Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik(Mechanical properties) dari suatu material.


Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk materialyang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dandinilai dari ukuran sifat mekanis material yang diperoleh dari DEFORMASIPLASTIS (deformasi yang diberikan dan setelah dilepaskan, tidak kembali kebentuk semula akibat indentasi oleh suatu menda sebagai alat uji. Dalam hal inibidang keilmuan yang berperan penting mempelajarinya adalah Ilmu BahanTeknik (Metallurgy Engineering). Mengapa diperlukan pengujian kekerasan?Di dalam aplikasi manufaktur, material terutama semata diuji untuk duapertimbangan: yang manapun ke riset karakteristik suatu material baru dan jugasebagai suatu cek mutu untuk memastikan bahwa contoh material tersebutmenemukan spesifikasi kualitas tertentu .

Pengujian yang paling banyak dipakai adalah dengan menekankanpenekan tertentu kepada benda uji dengan beban tertentu dan dengan mengukurukuran bekas penekanan yang terbentuk diatasnya, cara ini dinamakan carakekerasan dengan penekanan.

Kekerasan adalah kemampuan bahan menahan penetrasi/ penusukan/goresan dari bahan lainya ( biasanya bahan pembanding standar/ intan),sampai terjadi deformasi tetap.

Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan sebuah benda (bendakerja) terhadap penetrasi/daya tembus dari bahan lain yang kebih keraspenetrator). Kekerasan meru-pakan suatu sifat dari bahan yang sebagian besardipengaruhi oleh un-sur-unsur paduannya dan kekerasan suatu bahan tersebutdapat berubah bila dikerjakan dengan cold worked seperti pengerolan,penarikan, pemakanan dan lain-lain serta kekerasan dapat dicapai sesuaikebutuhan dengan perlakuan panas.

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil kekerasan dalam perlakuanpanas antara lain; Komposisi kimia, Langkah Perlakuan Panas, airan

Pendinginan, Temperatur Pemanasan, dan lain-lain Proses hardening cukupbanyak dipakai di Industri logam atau bengkel-bengkel logam lainnya.Alat-alat


permesinan atau komponen mesin banyak yang harus dikeraskan supaya tahanterhadap tusukan atau tekanan dan gesekan dari logam lain, misalnya roda gigi,poros-poros dan lain-lain yang banyak dipakai pada benda bergerak. Dalamkegiatan produksi, waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan suatu produksiadalah merupakan masalah yang sangat sering dipertimbangkan dalam Industridan selalu dicari upaya-upaya untuk mengoptimalkannya. Pengoptimalan inidilakukan mengingat bahwa waktu (lamanya) menyelesaikan suatu produkadalah berpengaruh besar terhadap biaya produksi.

Hardening dilakukan untuk memperoleh sifat tahan aus yang tinggi,kekuatan dan fatigue limit/ strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapatdicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang terjadiakan tergantung pada temperatur pemanasan (temperatur autenitising), holdingtime dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagianpenampang yang menjadi keras banyak tergantung pada hardenability.

Langkah-langkah proses hardening adalah sebagai berikut :

1. Melakukan pemanasan (heating) untuk baja karbon tinggi 200-300 diatasAc-1 pada diagram Fe-Fe3C, misalnya pemanasan sampai suhu 8500,tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur Austenite, yang salah sifatAustenite adalah tidak stabil pada suhu di bawah Ac-1,sehingga dapatditentukan struktur yang diinginkan.

2. Penahanan suhu (holding), Holding time dilakukan untuk mendapatkankekerasan maksimum dari suatu bahan pada proses hardening denganmenahan pada temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yanghomogen sehingga struktur austenitnya homogen atau terjadi kelarutankarbida ke dalam austenit dan diffusi karbon dan unsur paduannya.Pedoman untuk menentukan holding time dari berbagai jenis baja:

Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah Yangmengandung karbida yang mudah larut, diperlukan holding time


yang singkat, 5 15 menit setelah mencapai temperaturpemanasannya dianggap sudah memadai.

Baja Konstruksi dari Baja Paduan Menengah Dianjurkanmenggunakan holding time 15 -25 menit, tidak tergantung ukuranbenda kerja.

Low Alloy Tool Steel Memerlukan holding time yang tepat, agarkekerasan yang diinginkan dapat tercapai. Dianjurkanmenggunakan 0,5 menit per milimeter tebal benda, atau 10 sampai30 menit.

High Alloy Chrome Steel Membutuhkan holding time yang palingpanjang di antara semua baja perkakas, juga tergantung padatemperatur pema-nasannya. Juga diperlukan kom-binasi temperaturdan holding time yang tepat. Biasanya dianjurkan menggunakan0,5 menit permilimeter tebal benda dengan minimum 10 menit,maksimum 1 jam.

Hot-Work Tool Steel Mengandung karbida yang sulit larut, baruakan larut pada 10000 C. Pada temperatur ini kemungkinanterjadinya pertumbuhan butir sangat besar, karena itu holding timeharus dibatasi, 15-30 menit. High Speed Steel Memerlukantemperatur pemanasan yang sangat tinggi, 1200-13000C.Untukmencegah terjadinya pertumbuhan butir holding time diambilhanya beberapa menit saja. Misalkan kita ambil waktu holdingadalah selama 15 menit pada suhu 8500 .

3. Pendinginan. Untuk proses Hardening kita melakukan pendinginan secaracepat dengan menggunakan media air. Tujuanya adalah untukmendapatkan struktur martensite, semakin banyak unsur karbon,makastruktur martensite yang terbentuk juga akan semakin banyak. Karenamartensite terbentuk dari fase Austenite yang didinginkan secara cepat.Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar danterjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang


ruang kosong antar atomnya kecil,sehingga kekerasanya meningkat.

Proses pendinginan sendiri memiliki dua macam proses, yaitu :

Proses Pendinginan Secara Langsung

Proses ini dilakukan dengan cara logam yang sudah dipanaskanhingga suhu austenite dan setelah itu logam didinginkan dengan caramencelupkan logam tersebut ke dalam media pendingin cair, seperti air, oli, airgaram dan lain-lain.

Pada percobaan Jominy, kecepatan pendinginan tidak merata. Haltersebut disebabkan karena hanya satu bagian/ujung (bagian bawah) dari bendauji diquench dengan semprotan air sehingga kecepatan pendinginan yangterjadi menurun sepanjang benda uji, dimulai dari ujung yang disemprot air.

Perlu dibedakan pengertian kekerasan dengan kemampukerasan.Kekerasan adalah kemampuan dari suatu material untuk menahan bebansamapai deformasi plastis. Sedangkan kemampukerasan adalah kemampuansuatu material untuk dikeraskan.

Pendinginan di ujung yang disemprot dengan air pendinginannya lebihcepat dari pada ujung yang satunya karena bantuan udara/suhu ruangan. Jadilaju pendinginan terbesar terjadi di ujung benda uji yang disemprot air.

Proses Pendinginan Secara Tidak Langsung

Proses ini dilakukan dengan cara, logam yang telah dipanaskansampai dengan suhu austenite setelah itu logam didinginkan dengan caramenyemprotkan air pada salah satu ujung dari logam tersebut atau dengan caradidinginkan pada udara terbuka atau temperature kamar.


Adapun metode-metode pendinginan sebagai berikut :

a. Quenching

Quenching merupakan suatu proses pendinginan yang termasukpendinginan langsung. Pada proses ini benda uji dipanaskan sampai suhuaustenite dan dipertahankan beberapa lama sehingga strukturnya seragam,setelah itu didinginkan dengan mengatur laju pendinginannya untukmendapatkan sifat mekanis yang dikehendaki. Pemilihan temperature mediapendingin dan laju pendingin pada proses quenching sangat penting, sebabapabila temperature terlalu tinggi atau pendinginan terlalu besar, maka akanmenyebabkan permukaan logam menjadi retak.

Hasil quench hardening sebagai berikut:

menghasilkan produk yang keras tetapi getas Menghasilkan tegangan sisa Keuletan dan ketangguhan turun. Fluida yang ideal untuk media

quench agar diperoleh struktur martensit

b. Tempering

Tempering dimaksudkan untuk membuat baja yang telah dikeraskanagar lebih menjadi liat, yaitu dengan cara memanaskan kembali baja yang telahdiquench pada temperature antara 3000F sampai dengan 12000F selama 30sampai 60 menit, kemudian didinginkan dengan temperature kamar. Proses inidapat menyebabkan kekerasan menjadi sedikit menurun tetapi kekuatan logamakan menjadi lebih kuat.

c. Annealing

Proses ini dilakukan dengan memanaskan spesimen sampai di atassuhu transformasi, dimana keseluruhannya menjadi fasa austenite lalu


didinginkan perlahan-lahan di dalam tungku. Pada proses annealing ini prosespendinginan secara perlahan-lahan sehingga tidak terdapat martensit.

d. Normalizing

Proses memanaskan baja sehingga seluruh fasa menjadi austenite dandidinginkan pada temperature suhu kamar, sehingga dihasilkan struktur normaldari perlit dan ferit.

Dapat disimpulkan bahwa dengan proses hardening pada baja karbontinggi akan meningkatkan kekerasanya. Dengan meningkatnya kekerasan,

maka efeknya terhadap kekuatan adalah sebagai berikut :

Kekuatan impact (impact strength) akan turun karena denganmeningkatnya kekerasan, maka tegangan dalamnya akanmeningkat. Karena pada pengujian impact beban yang bekerjaadalah beban geser dalam satu arah , maka tegangan dalam akanmengurangi kekuatan impact.

Kekuatan tarik (tensile sterngth) akan meningkat. Hal inidisebabkan karena pada pengujian tarik beban yang bekerja adalahsecara aksial yang berlawanan dengan arah dari tegangan dalam,sehingga dengan naiknya kekerasan akan meningkatkan kekuatantarik dari suatu material.

Proses kombinasi pemanasan dan pendinginan yang bertujuanmengubah struktur mikro dan sifat mekanis logam disebut Perlakuan Panas (Heat Treatment) . Pada pengujian Jominy ini kita melakukan prosespendinginan secara langsungkarena pendinginan dilakukan dengan caramenyemprotkan logam dengan air pada salah satu ujungnya.

Pada proses ini kita sebaiknya menghindari laju pendinginan yangcepat karena, pada prose pendinginan cepat akan mengakibatkan benda ujiakan mengalami retak-retak, sedangkan pada laju pendinginan yang lambat


benda uji yang dihasilkan akan memiliki tingkat kekerasan yang tinggi dankeuletan yang baik.

Kekerasan juga didefinisikan sebagai kemampuan suatu materialuntuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Didunia teknik,umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujiankekerasan, yakni:

A. Kekerasan Brinell

Pengujian kekerasan Brinell merupakan pengujian standard secaraindustri, tetapi karena penekannya terbuat dari bola baja yang berukuran besardan beban besar, maka bahan lunak atau keras sekali tidak dapat diukurkekerasannya.

Pengujian kekerasan Brinell dilaksanakan oleh alat uji Brinell, denganmemakai penetrator (identor) Bola Baja yang dikeraskan. Bola Baja tsb ditekanterhadap benda uji dengan beban standar, sampai menimbulkan bekas/tapakpenekanan yang tetap. Ukuran kekerasan Brinell dihitung dengan cara bebanyang diberikan dibagi luas tapak tekan.

Kekerasan Brinell (Brinell Hardness Number/ BHN) : BHN =Kg/mm2

Dimana P = Beban ( Kg) dan A = Luas tapak tekan (mm2 ).


Pengujian Brinell diperuntukan menguji bahan-bahan logam lunak,non ferro atau baja lunak /mild steel, jangan dipakai untuk logam keras ( diatas400 BHN) sebab akan merusak identor. Untuk menghasilkan pengujian yangakurat, harus tepat dalam memilih identor dan pembebanan sertamemperhatikan syarat syarat tertentu. Pemilihan Identor terhadap tebal bendauji:

Penentuan beban penekanan terhadap jenis bahan yang diuji danwaktu pembebanan.

Bahan benda uji Beban ( Kg) WaktuBaja Lunak P = 30 D2 15 detikLogam non Ferro

Dan paduannyaP = 5 D2 30 detik

Logam Lunak (Timah) P = 2,5 D2 100 detik

Dari proses penekanan akan dihasilkan tapak tekan pada permukaanbenda uji, tapak tekan tersebut diproyeksikan pada layar mesin denganperbesaran 10 kali sampai 50 kali, diameter tapak tekan kemudian diukur padalayar dengan memakai alat ukur dengan skala yang sesuai. Pengukurandilakukan smpai tapak tekan membekas dengan permanen .Selanjutnyadihitung luas tapak tekan dengan rumus:= ( )

= ( ) ( )

Tebal Benda uji Diameter Identor3 6 mm 2,5 mm

6 10 mm 5 mm

Lebih 10 mm 10 mm


Hal yang harus diperhatikan agar pengujian akurat: Benda uji dipersiapkan dengan baik, permukaannya harus halus , rata,

sejajar dan terbebas dari kotoran. Pemilihan bola baja, Beban dan tebal benda uji harus sesuai. Waktu Pembebanan harus sesuai.

Pengujian lebih dari 3 kali penekanan, jarak penekanan satu denganlainya harus lebih besar dari 1,5 diameter. Identor.

Pengukuran tapak tekan harus cermat.

Temuan empirik berlaku khusus untuk baja lunak : terdapat hubunganKekuatan Tarik dan kekerasan Brinell; = 0,35 BHN.

B. Kekerasan Rockwell

Uji kekerasan Rockwell ini paling banyak dipergunakan di AmerikaSerikat. Hal ini disebabkan oleh sifatsifatnya yaitu : cepat, bebas darikesalahan manusia, mampu untuk membedakan perbedaan kekerasan yangkecil pada baja yang diperkeras, dan ukuran lekukannya kecil sehingga bagianyang mendapat perlakuan panas yang lengkap dapat diuji kekerasannya tanpamenimbulkan kerusakan. Uji ini menggunakan kedalaman lekukan pada bebanyang konstan sebagai ukuran kekerasan.

Metoda pengujian kekerasan Rockwell yaitu mengindentasi materialcontoh dengan indentor kerucut intan atau bola baja. indentor ditekan kematerial dibawah beban minor/terkecil pada umumnya 10 kgf. Ketikakeseimbangan telah dicapai, suatu indikasi terlihat pada alat, yang mengikutipergerakan indentor dan demikian bereaksi terhadap perubahan kedalamanpenetrasi oleh indentor, ini merupakan angka posisi pertama.

Beban kedua atau beban utama ditambahkan tanpa menghilangkanbeban awal, sehingga akan meningkatkan kedalaman penetrasi (Gambar 2.2.b).Saat keseimbangan kembali tercapai, beban utama dihilangkan tetapi beban


awal masih tetap diberikan. Dengan hilangnya beban utama maka akan terjadirecovery parsial dan terjadi pengurangan jejak kedalaman (Gambar 2.2.c).Peningkatan kedalaman penetrasi akhir sebagai hasil aplikasi ini dankehilangan beban utama digunakan untuk menentukan nilai kekerasanRockwell

HR = E e (2-7)

Dimana : F0 = beban awal minor (kgf)F1 = beban tambahan utama (kgf)F = beban total (kgf)e = peningkatan kedalaman akhir dari penetrasi dimanaE = konstanta yang bergantung pada indentor,HR = angka kekerasan Rockwell

Adapun skala kekerasan Rockwell dapat dilihat pada table 5.3 berikut ini:

Tabel 5.3 Skala Kekerasan Rockwell

Scale IndenterMinor Load

F0kgf

Major LoadF1kgf

Total LoadF

kgfValue of

E

A Diamond cone 10 50 60 100

B 1/16" steel ball 10 90 100 130

C Diamond cone 10 140 150 100

D Diamond cone 10 90 100 100

E 1/8" steel ball 10 90 100 130

F 1/16" steel ball 10 50 60 130

G 1/16" steel ball 10 140 150 130

H 1/8" steel ball 10 50 60 130

K 1/8" steel ball 10 140 150 130

L 1/4" steel ball 10 50 60 130

M 1/4" steel ball 10 90 100 130

P 1/4" steel ball 10 140 150 130

R 1/2" steel ball 10 50 60 130

S 1/2" steel ball 10 90 100 130

V 1/2" steel ball 10 140 150 130


Uji kekerasan Rockwell sangat berguna dan mempunyai kemampuanulang (reproducible) asalkan sejumlah kondisi sederhana yang diperlukandapat dipenuhi. Sebagian besar hal-hal yang disusun berikut dapat diterapkandengan baik pada uji kekerasan yang lain:

Penumbuk dan landasan harus bersih dan terpasang dengan baik

Permukaan yang akan diuji harus bersih dan kering, halus, dan bebas darioksida. Permukaan yang agak kasar biasanya dapat menggunakan ujiRockwell.

Permukaan harus datar dan tegak lurus terhadap penumbuk.

Uji untuk permukaan silinder akan memberikan hasil pembacaan yangrendah, kesalahan yang terjadi tergantung pada lengkungan, beban,penumbuk, dan kekerasan bahan. Juga telah dipublikasikan koreksi secarateoritis dan empiris.

Tebal benda uji harus sedemikian hingga tidak terjadi gembung padapermukaan dibaliknya. Dianjurkan agar tebal benda uji 10 kali kedalamanlekukan. Pengujian dilakukan pada bahan yang tebalnya satu macam.

Daerah di antara lekukan-lekukan harus 3 hingga 5 diameter lekukan.

Kecepatan penerapan beban harus dibakukan. Hal ini dilakukan dengancara mengatur daspot pada mesin Rockwell.

C. Kekerasan Vickers

Permukaan benda uji ditekan dengan penetrator intan berbentukpiramida dasar piramida berbentuk bujur sangkar dan sudut antara dua bidangmiring yang berhadapan 136. Sudut ini dipilih, karena nilai tersebut mendekatisebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dandiameter bola penumbuk pada uji kekerasan Brinell. Karena bentukpenumbuknya piramid, maka pengujian ini sering dinamakan uji kekerasanpiramidsa intan. Angka kekerasan piramida intan (DPH), atau angka kekerasanVickers (VHN atau VPH), didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan


lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopikpanjang diagonal jejak. DPH dapat ditentukan dari persamaan berikut:

Dimana :

P = Beban yang digunakan (kg)

d = Panjang diagonal rata-rata dari bekas penekanan (mm)

= Sudut antara permukaan intan yang berlawanan (136o)

Uji kekerasan Vickers banyak dilakukan pada pekerjaan penelitian,karena metode tersebut memberikan hasil berupa skala kekerasan yangkontinu, untuk suatu beban tertentu dan digunakan pada logam yang sangatlunak, yakni DPH-nya 5 hingga logam yang sangat keras, dengan DPH 1500.Dengan uji kekerasan Rockwell, yang atau uji kekerasaan Brinell, biasanyadiperlukan perubahan beban atau penumbuk pada nilai kekerasan tertentu,sehingga pengukuran pada suatu skala kekerasan yang ekstrem tidak bisadibandingkan dengan skala kekerasan yang lain. Karena jejak yang dibuatdengan penumbuk piramida serupa secara geometris dan tidak terdapatpersoalan mengenai ukurannya, maka DPH tidak tergantung kepada beban.

Pada umumnya hal ini dipenuhi, kecuali pada beban yang sangatringan. Beban yang biasanya digunakan pada uji Vickers berkisar 1 hingga120 kg, tergantung kepada kekerasan logam yang diuji.

Hal-hal yang menghalangi keuntungan pemakaian metode Vickersadalah:

uji kekerasan Vickers tidak dapat digunakan untuk pengujian rutinkarena pengujian tersebut lamban

memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hati dan terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan

panjang diagonal.


Ketelitian pengukuran diagonal bekas penekanaan cara Vickers akanlebih tinggi dari pada pengukuran diameter bekas penekanaan Brinell. CaraVickers dapat digunakan untuk material yang sangat keras.

D. Micro Hardness (Namun Jarang Sekali Dipakai-Red)

Mikro hardness test tahu sering disebut dengan knoop hardness testingmerupakan pengujian yang cocok untuk pengujian material yang nilaikekerasannya rendah. Knoop biasanya digunakan untuk mengukur materialyang getas seperti keramik.

Pada pengujian ini identor nya menggunakan intan kasar yang dibentuk menjadi piramida. Bentuk lekukan intan tersebut adalah perbandingandiagonal panjang dan pendek dengan skala 7:1. Pengujian ini untuk mengujisuatu material adalah dengan menggunakan beban statis. Bentuk idento yangkhusus berupa knoop meberikan kemungkinan membuat kekuatan yang lebihrapat di bandingkan dengan lekukan Vickers. Hal ini sangat berguna khususnyabila mengukur kekerasan lapisan tipisatau emngukur kekerasan bahan getasdimana kecenderungan menjadi patah sebanding dengan volume bahan yangditegangkan.

Hardenability adalah sifat yang menentukan dalamnya daerah logamyang dapat dikeraskan. Pendinginan yang terlalu cepat dapat dihindarkankarena dapat menyebabkan permukaan logam (baja) retak..

5.4.3.2. Pengujian PukulPengujian Pukul bertujuan untuk mengetahui ketahanan bahan

menerima energi pukulan secara tiba-tiba. Prinsip pengujian pukul adalahdengan memberikan Energi pukulan dihasilkan dari ayunan palu pemukul yangdtumbukan tehadap benda uji standar sampai patah. Energi ayunan yangmematahkan benda uji merupakan enerji yang diterima, energi inilah yangkemudian dipakai untuk menentukan ketahanan pukul benda uji, dihitungdengan dibagi luas penanmpang benda uji, ketahanan pukul tersebut disebut


Impat Strenght ( IS). Impact Strenght (IS) merupakan kemampuan bahanmenahan/meredam enerji pukulan untuk tiap satuan luas penempang bahan.

Impact Strenght (IS) dihitung dengan cara: Enerji pukul yangditerima/diredam benda uji dibagi luas penampang benda uji.

Energi ayunan yang diberikan : Eb = G X R cos Kgm Energi ayunan Terbuang : Et = G X R cos Kgm Energi ayunan yang diterima : Ei = G X R ( cos cos ) Kgm Luas Penampang benda uji standar : Ao = Lebar X tebal = 10 X 5 =

50 mm2

Ketahanan pukul : IS = . ( )5.4.3.3. Pengujian Tarik

Tujuannya untuk mengetahui kekuatan tarik maksimum/ teganganmaksimum bahan (Ultimate Tensile Strenght (UTS)). Setelah dilakukanpengolahan data hasil pengujian tarik dapat diketahui pula, Tegangan lumer(Yield strenght), Tegangan Putus (Fracture Streng), Regangan (Strain)). Secarakasar dapat pula diketahui apakah logam tersebut termasuk liat, keras, ataulunak, setelah kita menganalisa grafik pengujian tarik yang terekam dan bekaspatahan benda uji tersebut.

Pelaksanaan pengujian tarik dilakukan pada mesin uji tarik dengankekuatan hidrolik sampai 20 Ton (20 KN). Benda uji tarik standar ditempatkanpada alat pencekam di kedua ujungnya, pembebanan tarik dilukan searahsumbu benda uji tarik, laju pembenanan diatur melalui panel kontrol hidrolik,panarikan dilakukan sampai benda uji putus. Data hasil pengujian akanterekam pada grafik hasil uji tarik, berupa besar pembebanan, PertambahanPanjang (Elongation), Pengecilan Penampang (Reduction of area) danElastisitas Bahan.


Dari benda uji tarik dapat diketahui dia bahan setelah putus danpanjang benda setelah putus. Data hasil pengujian tersebut kemudian diolah (dihitung ) dengan menggunakan rumus-rumus sbb:

Tegangan Lumer : Beban Lumer dibagi luas penampang asal bendauji = kg/mm2

Tegangan Tarik : Beban Maksimum dibagi luas penampang asalbenda uji = kg/mm2

Tegangan Putus : Beban Putus dibagi luas penampang putus bendauji = kg/mm2

Regangan : Pertambahan panjang dibagi pajang asal benda uji= 100 (%) Pengecilan Penampang : Selisih/beda luas penampang asal dan

penampang putus dibagi luas penampang asal. = 100 (%) Elastisitas : Tegangan Tarik dibagi Regangan = kg/mm2

Elastisitas adalah Kemampuan bahan melawan perubahanbentuk/deformasi permanen akibat pembebanan.. Bila batas elastis ini dilewatimaka bahan akan mengalami perubahan/deformasi permanen, walaupun bebandihilangkan, biasa disebut plastis.

A. Mesin Uji Tarik

Mesin uji tarik memiliki secara spesifik memilikikarakteristik tersendiri, dimana konstruksinya didisain agar dapatmemberikan gaya axial sepanjang bahan uji yang masing-masing ujungnyadijepit pada ujung masing-masing spindle yang terdiri dari bagian spindle tetapdan spindle panarik, gaya tarik ini dapat diperoleh dari power Hydraulic ataudengan motor listrik melalui transmisi roda gigi dan ulir, akan tetapi yangpaling penting bahwa gaya yang diberikan untuk melakukan penarikan padaspecimen ini dapat terindikasi dalam penunjukan ukuran sebagai prilakuspecimen akibat penarikan tersebut. Pada beberapa jenis mesin dengan power


hydraulic, gaya tarik yang dikeluarkan untuk menarik specimen ini dapatterlihat secara langsung pada penunjuk tekanan hydraulic (Pressuregauge), namun bagaimana perubahan bentuk yang terjadi karena penarikan iniharus diperlihatkan melalui grafik yang disebut grafik diagram teganganregangan (akan dibahas berikut).

Dalam perkembangannya apapun sistem tenaga yang digunakandalam penarikan ini sekarang sudah dapat terbaca secara difgital dengangraphic secara elektronik yang dipat dicopy dan diduplikasikan sebagaidokumen pengujian.

Prilaku bahan uji (Test piece) selama proses penarikandalam pengujian tarik, dimana pembebanan yang diberikan secara axial padaarah yang berlawanan, maka pertambahan panjang pada setiap penambahangaya tarik akan terindikasi pada pangukur perpanjangan (Extensometer),melalui grafik akan terlihat hubungan antara pertambahan panjang denganpertambahan gaya tarik . Penambahan gaya tarik yang perlahan-lahan inimenunjukkan kesebandingan antara peningkatan gaya tarik denganpertambahan panjang secara proporsional, dan jika gaya tarik ini dilepaskan,maka bentuk dan ukuran kembali kepada bentuk serta ukuran semula, kondisiini yang disebut perubahan bentuk elastis atau yang disebut sebagaideformasi elastis .

B. Benda Uji Tarik

Benda uji tarik , bentuk dan ukurannya sudah terstandar, dalam kasus- kasus tertentu dijingkan memakai bentukdan ukuran benda uji tidak standar.Bentuk dan ukuran benda uji terstandar disebut juga benda uji proporsional,dan yang tidak terstandar disebut juga benda uji non proporsional. Bentukpenampang benda uji dapat berbentuk lingkaran atau bentuk segi empat.Ukuran benda uji yang biasa dipakai standar DP 5 atau DP 10.


DP 5 artinya perbandingan penampang benda uji terhadap panjangbenda uji 1/5.

DP : = atau = 5DP 10 : perbandingan penampang benda uji terhadap panjang benda

uji 1/10.DP : = 10 atau = 10

Tabel : Benda Uji Tarik Standar Penampang BulatSpecimen Do Lo Lt D1 RDP 5 5 mm 25 mm Min 10 mm 10 mm 2,5 mmDP 10 10 mm 100 mm Min 20 mm 15 mm 2,5 mm

Tabel : Ukuran Benda Uji Tarik Standar Penampang Segi EmpatSpecimen Tebal (a) Lebar (b) Lo Lt Lebar B R

DP 5 1 mm 10 mm 50 mm 20 mm 15 mm 2,5 mmDP 10 1,5 mm 10mm 150 mm 25 mm 15 mm 2,5 mm

Syarat benda uji Tarik1. Tidak ada cacat terutama pada daerah panjang pengujian.2. Tidak terjadi deformasi pada saat proses pembuatan ( akibat temperatur,

maupun benturan).3. Pengerjaan teliti ukuran dan halus permukaannya.


5.4.3.4. SKALA MOSHMohs telah menetapkan urutan skala kekerasan beberapa bahan

sebagai berikut:

Bahan Skala kekerasan

Grafit 0,5 1

Talk 1

Kapur Batu 2

Kapur 3

Spaat lumer 4

Apatit 5

Baja Lunak Kira-kira 6Spaat 6

Kwarsa 7

Topaz 8

Baja dikeraskan Kira-kira 8Korundum 9

Intan 10

Daftar diatas menunjukan bahwa Intan merupakan bahan paling kerasdengan skala kekerasan 10, artinya intan mampu melukai/menggores bahanlainya secara permanen. Jadi bahan dengan skla kekerasan tinggi mampumelakukan penetrasi terhadap bahan lainya dengan skala kekerasan lebihrendah.

Dalam pengujian kekerasan seperti pada pengujian statik lainnya,diukur ketahanan terhadap deformasi. Tetapi ukuran penekan, beban danukuran penekanan, derajat pengerasan regangan, berbeda. Jadi pertama korelasiantara kekerasan yang diperoleh dengan berbagai cara pengujian kekerasanmenjadi permasalahan.


Tidak ada cara lain kecuali mendapatkan hubungan tersebut secaraeksperimen, jadi kekerasan yang diperoleh dengan berbagai cara ditulis sebagaitabel konversi kekerasan. Tetapi hal yang diutarakan di atas berbeda menurutbahan, oleh karena itu untuk baja atau paduan tembaga perlu memakai tabelyang berlainan sesuai dengan paduan mesing-masing.

Sejumlah data tersedia berkenaan dengan hubungan antara kekerasandan kekuatan tarik atau kekuatan lelah. Hubungan ini sangan memudahkanuntuk mengetahui kekuatan bahan dengan pengujian sederhana dari kekerasan.Tetapi karena hubungan itu memuat banyak faktor variabel, perlu berhati-hatidalam penggunaannya. Sebagai tambahan dalam penggunaan bagi bahan yangsama jenisnya, disarankan untuk memperhatikan metalografinya.

5. 5 RANGKUMAN

Dari makalah ini dapat dirangkumkan sebagai berikut:

1. Pengujian bahan merupakan suatu metode yang penting untukmengetahui kualitas dan kuantitas dari suatu bahan yang akan kitagunakan untuk kepentingan dalam pembuatan produk yang baik danberkualitas pula.

2. Pengujian bahan bertujuan mengetahui sifat-sifat mekanik bahan ataucacat pada bahan/produk, sehingga pemilihan bahan dapat dilakukandengan tepat untuk suatu keperluan. Cara pengujian bahan dibagi dalamdua kelompok yaitu pengujian dengan merusak (destructive test) danpengujian tanpa merusak (non destructive test).

3. Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanicalproperties) dari suatu material. Kekerasan didefinisikan sebagaiketahanan sebuah benda (benda kerja) terhadap penetrasi/daya tembusdari bahan lain yang kebih keras penetrator). Kekerasan meru-pakansuatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh un-sur-


unsur paduannya dan kekerasan suatu bahan tersebut dapat berubah biladikerjakan dengan pengerolan, penarikan, pemakanan dan lain-lain.

4. Pengujian kekerasan Brinell merupakan pengujian standard secaraindustri, tetapi karena penekannya terbuat dari bola baja yang berukuranbesar dan beban besar, maka bahan lunak atau keras sekali tidak dapatdiukur kekerasannya.

5. Metoda pengujian kekerasan Rockwell yaitu mengindentasi materialcontoh dengan indentor kerucut intan atau bola baja. indentor ditekanke material dibawah beban minor/terkecil pada umumnya 10 kgf.

6. Kekerasan Vickers didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaanlekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuranmikroskopik panjang diagonal jejak.

7. Mikro hardness test tahu sering disebut dengan knoop hardness testingmerupakan pengujian yang cocok untuk pengujian material yang nilaikekerasannya rendah. Knoop biasanya digunakan untuk mengukurmaterial yang getas seperti keramik.

8. Pengujian Pukul bertujuan untuk mengetahui ketahanan bahanmenerima enerji pukulan secara tiba-tiba. Prinsip pengujian pukuladalah dengan memberikan Enerji pukulan dihasilkan dari ayunan palupemukul yang dtumbukan tehadap benda uji standar sampai patah.

9. Pengujian tarik adalah untuk mengetahui kekuatan tarik maksimum/tegangan maksimum bahan (Ultimate Tensile Strenght (UTS)). Setelahdilakukan pengolahan data hasil pengujian tarik dapat diketahui pula,Tegangan lumer (Yield strenght), Tegangan Putus (Fracture Streng),Regangan (Strain)). Secara kasar dapat pula diketahui apakah logamtersebut termasuk liat, keras, atau lunak.


5. 6 PERTANYAAN1. Sebutkan persamaan dan perbedaan dari 4 metode pengujian kekerasan?2. Sebutkan pengertian dari metode-metode pengujian bahan?3. Bagaimana cara menghitung skala mosh?

4. Apa perbedaan metode charpy dengan izod?5. Bagaimanakah yang dimaksud dengan deformasi?6. Coba anda jelaskan 4 macam metode pengujian kekerasan?7. Bagaimana yang dimaksud dengan mampu mesin, dan mampu mampat?8. Sebutkan contoh bahan yang memenuhi syarat uji tarik?

5. 7 MODEL JAWABAN1. Persamaan dan perbedaan 4 metode pengujian kekerasan yaitu:

Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untukmenentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahanmaterial terhadap bola baja (identor) yang ditekankan padapermukaan material uji tersebut (spesimen). Idealnya, pengujianBrinnel diperuntukan untuk material yang memiliki permukaan yangkasar dengan uji kekuatan berkisar 500-3000 kgf. Identor (Bola baja)biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahanKarbida Tungsten.

Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuanmenentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahanmaterial terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intanyang ditekankan pada permukaan material uji tersebut. Untukmencari besarnya nilai kekerasan dengan menggunakan metodeRockwell dijelaskan pada gambar 4, yaitu pada langkah 1 benda ujiditekan oleh indentor dengan beban minor (Minor Load F0) setelahitu ditekan dengan beban mayor (major Load F1) pada langkah 2,dan pada langkah 3 beban mayor diambil sehingga yang tersisaadalah minor load dimana pada kondisi 3 ini indentor.


Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukankekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadapindentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometriberbentuk piramid seperti ditunjukkan pada gambar 3. Beban yangdikenakan juga jauh lebih kecil dibanding dengan pengujianrockwell dan brinel yaitu antara 1 sampai 1000 gram. Angkakekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien)dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka tekan (injakan)dari indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136/2).

Mikrohardness test tahu sering disebut dengan knoop hardnesstesting merupakan pengujian yang cocok untuk pengujian materialyang nilai kekerasannya rendah. Knoop biasanya digunakan untukmengukur material yang getas seperti keramik.

2. Pengertian dari metode-metode pengujian adalah:

Tujuannya untuk mengetahui kekuatan tarik maksimum/ teganganmaksimum bahan (Ultimate Tensile Strenght (UTS)). Setelahdilakukan pengolahan data hasil pengujian tarik dapat diketahuipula, Tegangan lumer (Yield strenght), Tegangan Putus (FractureStreng), Regangan (Strain)). Secara kasar dapat pula diketahuiapakah logam tersebut termasuk liat, keras, atau lunak, setelahkita menganalisa grafik pengujian tarik yang terekam dan bekaspatahan benda uji tersebut.

Pengujian Pukul bertujuan untuk mengetahui ketahanan bahanmenerima energi pukulan secara tiba-tiba. Prinsip pengujianpukul adalah dengan memberikan Energi pukulan dihasilkan dariayunan palu pemukul yang dtumbukan tehadap benda uji standarsampai patah.


Pengujian kekerasan adalah satu dari sekian banyak pengujianyang dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji yangkecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi. Kekerasan

(Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanicalproperties) dari suatu material.

3. Cara menghitung skala mosh adalah Skala Mohs adalah sebuah skalapengukuran yang digunakan untuk mengukur tingkat kekerasan suatumineral. Skala ini ditemukan oleh mineralogis Jerman, Friedrich Mohstahun 1812. Mohs mendefinisikan 10 tingkatan kekerasan mineral, yangwaktu itu telah ditemukan semuanya kecuali batu permata. Skala itumenunjukkan 1 untuk "terlunak" dan 10 untuk "terkeras". Kekerasansuatu bahan diukur dengan mencari bahan terkeras yang dapat digoresoleh bahan yang diukur, dan/atau bahan terlunak yang dapat menggoresbahan yang diukur. Sebagai contoh, jika suatu bahan dapat digores olehapatit tetapi tidak bisa digores oleh fluorit, maka tingkat kekerasanbahan tersebut pada skala Mohs adalah 4,5.

4. Perbedaan metode charpy dengan izod adalah Metoda charpy dapatmemakai mesin yang sama, tetapi cara penjepitan (Clamping) benda ujiyang berbeda. Pada Metoda Charpy benda kerja dijepit/ditumpu padakedua ujungnya, posisi benda uji mendatar, pukulan diarahkan padabagian tengah panjang benda uji. Pada metoda Izod benda uji dijepitpada salah satu ujungnya, benda uji posisi tegak, pukulan diarahkanpada ujung benda uji yang bebas/tidak dijepit.

5. Deformasi adalah perubahan bentuk atau wujud dari yang baik menjadikurang baik.

6. Lihat saja jawaban nomor 1.7. Yang dimaksud dengan mampu mesin, mampu bentuk dan mampu

mampat adalah sifat-sifat mekanik tersebut dapat dirubah apabila kitamerubah komposisi bahan tersebut atau memberikan perlakuan panasterhadap bahan tersebut. Bila dikaitkan dengan proses produksi , maka


sifat bahan bisa dikategorikan mampu mesin (machine ability) atautidak mampu mesin ,serta mampu bentuk atau tidak mampu bentuk.Apabila bahan dapat dikerjakan dengan mudah pada mesinkonvensional ( mesin produksi yang mamakai alat potong danmenghasilkan tatal), disebut mampu mesin. Logam mampu bentukapabila dapat dibentuk dengan proses penekanan tanpa retak atau pecah.

8. Contoh bahan yang memenuhi syarat uji tarik adalah intan, tembaga,dan timah.

Documents

TOPIK v Pengujian Bahan