Upload
yoga-adi-mulya
View
162
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN
HARDNESS TEST
Disusun Oleh :
Yoga Adi Mulya (6510040028)
TEKNIK KESELAMATAN DAN KESEHATAN
KERJA
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2011
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Tujuan
1.1.1 Tujuan Umum
Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test)
terhadap suatu material dengan beberapa metoda.
1.1.2 Tujuan Khusus
1. Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test)
terhadap suatu material dengan metoda pengujian kekerasan Brinell.
2. Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test)
terhadap suatu material dengan metoda pengujian kekerasan Vickers.
1.2 Dasar Teori
Kekerasan suatu bahan adalah kemampuan sebuah material untuk menerima
beban tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan terhadap identasi, tahan
terhadap penggoresan, tahan terhadap aus, tahan terhadap pengikisan (abrasi).
Kekerasan suatu bahan merupakan sifat mekanik yang paling penting, karena
kekerasan dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik yang lain, yaitu
strenght (kekuatan). Bahkan nilai kekuatan tarik yang dimiliki suatu material dapat
dikonversi dari kekerasannya. Seperti pada gambar 1.
Gambar 1.1 Sifat bahan yang berhubungan dengan kekerasan
Ada beberapa metode pengujian kekerasan yang digunakan untuk menguji
kekerasan logam, yaitu :
1. Metode Pengujian Kekerasan Brinell
2. Metode Pengujian Kekerasan Vickers
3. Metode Pengujian Kekerasan Rockwell
Dari ketiga metode yang tersebut di atas, yang biasanya digunakan hanya dua
saja, yaitu Brinell dan Vickers.
1.2.1 Metode Pengujian Kekerasan Brinell
Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada pengujian kekerasan
brinell adalah sebagai berikut :
1. Spesimen harus memenuhi persyaratan
o Rata dan Halus.
o Ketebalan Minimal 6 mm.
o Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan uji harus horizontal.
2. Indentor yang digunakan adalah bola baja yang telah dikeraskan, namun
untuk bahan yang sangat keras (sampai 650 BHN) digunakan bola dari
karbida tungsten. Jarak antara titik pengujian minimal dua kali diameter
tapak identasi.
3. Pemakaian beban (P) dan diameter identor (D) harus memenuhi
persyaratan perbandingan P/D = 30 untuk baja, 10 untuk tembaga dan
paduannya, serta 5 untuk aluminium dan paduannya.
4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan
menekan identor pada permukaaan specimen selama 10-30 detik.
5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan BHN (Brinells
Hardness Number) yang dihitung berdasarkan diameter identasi dengan
persamaan sebagai berikut :
BHN :
Dimana :
P = Gaya tekan (kgf)
D = Diameter identor bola baja (mm)
d
D
h h
d = Diameter hasil identasi (mm)
Persamaan diatas diperoleh dari :
X2 = (½ D)2 – (½ d)2
= ¼ (D2 – d2) X = ½ (D2 – d2)1/2
X h = ½ D – X
= ½ D – ½ (D2 – d2)1/2
= ½ {D – (D2 – d2)}
A = π.D.H
= ½ (πD) {D-(D2 – d2)1/2}
BHN= P/A
Gambar 1.2 Penampang Pengujian Brinell = 2P / (πD) {D-(D2 – d2)1/2}
6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut :
150 BH 2,5/150 – 10
Dimana : 150 = Nilai kekerasan.
BH = Metode Pengujian Brinell
2,5 = Diameter Identor
150 = Gaya pembebanan (N)
10 = Waktu pembebanan (detik)
7. Karena pengukuran dilakukan secara manual, maka terdapat peluang
untuk terjadinya kesalahan ukur. Kesalahan itu mungkin terjadi pada saat
pemfokusan objek pada layar, peletakan alat ukur pada objek dan
pembacaan pengukurannya.
1.2.2 Metode Pengujian Kekerasan Vickers
Pada dasarnya metode pengujian kekerasan Vickers hampir sama
dengan Brinells hanya identornya saja yang berbeda. Beberapa hal yang
perlu diperhatikan pada metode pengujian kekerasan Vickers adalah sebagai
berikut :
1. Spesimen harus memenuhi persyaratan:
o Permukaan harus rata dan Halus
o Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan horisontal
2. Identor yang digunakan adalah pyramid intan yang beralas bujur sangkar
dengan sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan adalah 136o .
3. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat yang
tipis harus digunakan beban yang ringan.
4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan
menekan identor pada permukaan specimen selama 10 – 30 detik.
5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DPH (Vickers
Diamond Pyramid Hardness) yang dihitung berdasarkan diagonal
identasi dengan persamaan sebagai berikut :
Untuk : α = 136o
Dimana : P = Gaya tekan (kgf)
d = diagonal identasi (mm)
Persamaan ini didapatkan dari :
Gambar 1.3. Hasil Tapak Tekan Pengujian Vickers
d = d1+d2
2
X = d Cos 45o
= ½ d
DPH = { 2P sin (α/2) } / d2
= 1,854 P/d2
Y = ½ X / Cos 22o
= (½ d ) / Cos 22o
L Δ AOB = ½ X.Y
= (½ . ½ d . ½ d ) / Cos 22o
= (1/8 d2) / Cos 220
A = 4 L Δ AOB
= 4 (1/8 d2) / Cos 220
= (½ d2) / Cos 22o
HVN = P/A
= 1,854 P/d2
6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut : 150 DPH 150/10
Dimana : 150 = Nilai Kekerasan
DPH = Metode Pengujian Vickers
150 = Gaya Pembebanan(kgf)
10 = Waktu Pembebanan(detik)
7. Sama dengan pengujian kekerasan dengan Brinells, karena pengukuran
dilakukan secara manual maka terdapat kemungkinan terjadinya
kesalahan ukur. Kesalahan itu mungkin terjadi pada saat pemfokusan
objek pada layar, peletakan alat ukur pada objek dan pembacaan
pengukurannya.
BAB II
METODOLOGI
II.1 Alat dan Bahan
II.1.1 Alat
Peralatan-peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah :
a. Mesin uji Kekerasan
b. Identor Bola Baja
c. Identor Piramid Intan
d. Obeng
e. Stop Watch
f. Polishing Machine
II.1.2 Bahan
a. Spesimen Uji Kekerasan
b. Kertas Gosok
c. Tissue
II.2 LANGKAH-LANGKAH KERJA
II.2.1 Metode Brinells
1. Persiapan material uji yang meliputi :
a. Material uji dihaluskan permukaannya yang akan diamati dengan
menggunakan Polishing Machine dengan grid 320.
b. Apabila material uji dirasa belum halus dapat dihaluskan kembali
dengan menggunakan grid 320 atau 400 dengan arah yang berbeda
900 dari arah semula.
c. Jika sudah selesai, material dikeringkan dengan menggunakan tissue
2. Dibuat beberapa titik dengan menggunakan pensil untuk tiap-tiap daerah
(BM1 dan BM2) yang akan diamati.
3. Ditentukan beban indentor yang akan digunakan berdasarkan jenis dan
20diameter indentor.
4. Atur handle Hardness Test Machine pada posisi Brinells.
5. Letakkan bola baja pada tempat indentasinya.
6. Letakkan indentor bola baja pada tempatnya di Hardness Test Machine
dengan menggunakan obeng.
7. Letakkan pen sesuai dengan beban indentasi yang telah ditentukan
berdasarkan jenis dan diameter indentor.
8. Letakkan specimen dan atur dengan tepat pada titik penetrasi yang telah
ditentukan.
9. Geser handle beban dengan tangan kanan pada posisi siap untuk penetrasi.
10. Putar hand whell dengan tangan kiri sehingga permukaan specimen tepat
menyentuh ujung indentor.
11. Setelah 20 detik tarik handle beban dan kunci pada tempatnya.
12. Nyalakan lampu dan atur posisi specimen serta focus lensa sehingga bekas
indentasi tampak pada layar.
13. Ukur diameter indentasi dan catat pada worksheet yang ada.
14. Dilakukan prosedur no.8 sampai dengan no.13 untuk masing-masing titik
yang telah ditentukan.
II.2.2 Metode Vickers
1. Persiapan material uji yang meliputi :
a. Material uji dihaluskan permukaannya yang akan diamati dengan
menggunakan Polishing Machine dengan grid 320.
b. Apabila material uji dirasa belum halus dapat dihaluskan kembali
dengan menggunakan grid 320 atau 400 dengan arah yang berbeda
900 dari arah semula.
c. Jika sudah selesai, material dikeringkan dengan menggunakan tissue
2. Dibuat beberapa titik dengan menggunakan pensil untuk tiap-tiap daerah
(BM1 dan BM2) yang akan diamati.
3. Ditentukan beban indentor yang akan digunakan berdasarkan jenis dan
diameter indentor.
4. Atur handle Hardness Test Machine pada posisi Vickers.
5. Letakkan Pyramid intan pada tempat indentasinya.
6. Letakkan indentor pyramid intan pada tempatnya di Hardness Test Machine
dengan menggunakan obeng.
7. Letakkan pen sesuai dengan beban indentasi yang telah ditentukan
berdasarkan jenis dan diameter indentor.
8. Letakkan specimen dan atur dengan tepat pada titik penetrasi yang telah
ditentukan.
9. Geser handle beban dengan tangan kanan pada posisi siap untuk penetrasi.
10. Putar hand whell dengan tangan kiri sehingga permukaan specimen tepat
menyentuh ujung indentor.
11. Setelah 20 detik tarik handle beban dan kunci pada tempatnya.
12. Nyalakan lampu dan atur posisi specimen serta focus lensa sehingga bekas
indentasi tampak pada layar.
13. Ukur diameter indentasi dan catat pada worksheet yang ada.
14. Dilakukan prosedur no.8 sampai dengan no.13 untuk masing-masing titik
yang telah ditentukan.
BAB III
ANALISA DAN PEMBAHASAN
III.1 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Brinell
No
Brinell Hardness Test
Load (P) : 187,5 kgf Identor : Bola Baja
Time : 20 detikø Ball : 2,5 mm
Base Metal 1 (BM 1)
Base Metal 2 (BM 2)
(mm) (mm)1 1.15 1.1912 1.146 1.2193 1.172 1.217
Base Metal 1 (BM 1)
1. BHN
2. BHN
3. BHN
Rata-rata BHN pada Base Metal 1 (BM 1) =
=
=
Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 1 =
Base Metal 2 (BM 2)
1. BHN
2. BHN
3. BHN
Rata-rata BHN pada Base Metal 2 (BM 2) =
=
=
Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 2 =
III.2 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Vickers
NoVickers Hardness Test
Load (P) : 30 kgf Identor : Piramid Intan
Time : 20 detikBM 1 BM 2
d1 (mm) d2 (mm)(d1+d2)/2
(mm)d1 (mm) d2 (mm)
(d1+d2)/2 (mm)
1 0.676 0.619 0.6475 0.82 0.807 0.81352 0.625 0.6 0.6125 0.762 0.755 0.75853 0.768 0.737 0.7525 0.91 0.902 0.906
Base Metal 1 (BM 1)
1. HV = 1,854 2. HV = 1,854
= 1,854 = 1,854
= 132,66 kgf/mm2 =148,25 kgf/mm2
3. HV = 1,854
= 1,854
= 98,22 kgf/mm2
Rata-Rata HV pada Base Metal 1 (BM 1) =
=
= 126,38 kgf/mm2
Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 1 = 126,38 kgf/mm2
Base Metal 2 (BM 2)
1. HV = 1,854 2. HV = 1,854
= 1,854 = 1,854
= 84,04 kgf/mm2 = 96,68 kgf/mm2
3. HV = 1,854
= 1,854
= 67,76 kgf/mm2
Rata-Rata HV pada Base Metal 2 (BM 2) =
=
= 82,83 kgf/mm2
Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 2 = 82,83kgf/mm2
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Nilai kekerasan rata-rata (kgf/mm²)
Brinell Vickers
Base Metal 1 168.67 126.38
Base Metal 2 153.28 82.83
Tabel 4.1 Nilai kekerasan rata-rata pada BM 1 dan BM 2
Nilai kekerasan rata-rata (kgf/mm²)
Benda BrinellKonversi Brineli-Vickers
Benda VickersKonversi Vickers-Brinell
Pahat 1 168.67 177.67
Roda Gigi 1 126.38 121.38
Pahat 2 153.28 161.6
Roda Gigi 2 82.83 78.661
Tabel 4.2 Konverrsi nilai kekerasan rata-rata pada BM 1 dan BM 2
Dari data hasil pengujian di atas dapat di simpulkan bahwa nilai kekerasan
Brinell paling tinggi yaitu di daerah Base Metal 1 sebesar 168,67 kgf/mm² ,sedangkan
Base Metal 2 memiliki nilai kekerasan paling rendah yaitu 153,28 kgf/mm² dan nilai
kekerasan Vickers paling tinggi yaitu di daerah Base Metal 1 sebesar 126,38 kgf/mm² ,
sedangkan Base Metal 2 memiliki nilai kekerasan paling rendah yaitu 82,83 kgf/mm².
Setelah dikonversi nilai kekerasan Brinell paling tinggi yaitu di daerah Base
Metal 1 sebesar 121,38 kgf/mm² ,sedangkan Base Metal 2 memiliki nilai kekerasan
paling rendah yaitu 78,661 kgf/mm² dan nilai kekerasan Vickers paling tinggi yaitu di
daerah Base Metal 1 sebesar 177,67 kgf/mm² , sedangkan Base Metal 2 memiliki nilai
kekerasan paling rendah yaitu 161,6 kgf/mm².