Laporan Resmi Uji Kekerasan (hardness)

LAPORAN RESMI

HARDNESS TEST

Disusun Oleh : Abdi Pranata

(6511040003)

Dynar Hildajune R

(6511040004)

Bimantara Adi W

(6511040013)

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 :



2P

( D) D  D 2  d 2



Dimana :

P = Gaya tekan (kgf) D = Diameter identor bola baja (mm) 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

D X

h =½D–X = ½ D – ½ (D2 – d2)1/2

h h

= ½ {D – (D2 – d2)} A = π.D.H

d

= 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 :

= { 2P sin (α/2) } / d2

DPH

= 1,854 P/d2 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 =½d

2

Y = ½ X / Cos 22o = (½ d

2 ) / Cos 22o

L Δ AOB = ½ X.Y = (½ . ½ d 2 . ½ d 2 ) / 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.

BAB III ANALISA DAN PEMBAHASAN

III.1

Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Brinell

No

1 2 3

Brinell Hardness Test Load (P) : 62,5 kgf Indentor : Bola Baja Time : 15 detik Ø ball : 2,5 mm Kuningan (mm) 0,847 0,830 0,829

Base Metal 1 (BM 1) 1. BHN 



2P

D( D  D 2  d 2 ) 2  62,5kgf

3,14  2,5mm(2,5mm  (2,5mm)2  (0,847mm)2 )

 107 ,70 kgf mm

2. BHN 



2P

D( D  D 2  d 2 ) 2  62,5kgf 3,14  2,5mm(2,5mm  (2,5mm)2  (0,830mm)2 )

 112 ,29 kgf mm

3. BHN 



2P

D( D  D 2  d 2 ) 2  62,5kgf 3,14  2,5mm(2,5mm  (2,5mm)2  (0,829mm)2 )

 114 ,27 kgf mm

Rata-rata BHN pada Kuningan

=

BHNtotal 3

=

334,26 3

= 111,42 kgf mm

Jadi Nilai Kekerasan pada kuningan = 111,42 kgf mm

Brinell Hardness Test Load (P) : 62,5 kgf Indentor : Bola Baja Time : 20 detik Ø ball : 2,5 mm Kuningan (mm)

No

1 2 3

Nilai kekerasan (kgf/mm²) Brinell

0.847 0.830 0.829

107,70 112,29 114,27

116

114

112 0,847 110

0,83 0,829

108

106

104 HBN

III.2

Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Vickers

Vickers Hardness Test Load (P) : 5 kgf Indentor : Piramid Intan No

Time : 15 detik Weld Part BM

HAZ

WM

(mm)

(mm)

(mm)

1

0,309

0,324

0,296

2

0,317

0,333

0,301

3

0,305

0,322

0,286

Base Metal 1. HVN = = = 97,09 kgf/mm2 2. HVN = = = 92,25 kgf/mm2 3. HVN = = = 99,65 kgf/mm2

Heat Affected Zone 1. HVN = = = 88,31 kgf/mm2 2. HVN = = = 83,60 kgf/mm2 3. HVN = = = 89,41 kgf/mm2

Weld Metal 1. HV = = = 105,80 kgf/mm2 2. HV = = = 102,32 kgf/mm2 3. HV = = = 113,33 kgf/mm2

Rata-rata VHN pada Weld Part 1. Base Metal = =

VHNtotal 3 288,99 3

= 96 ,33 kgf mm

2. Heat Afffected Zone = =

VHNtotal 3 261,31,4 3

= 87 ,10 kgf mm

3. Weld Metal = =

VHNtotal 3

321,45 3

= 107 ,15 kgf mm

Vickers Hardness Test Load (P) : 5 kg

Nilai kekerasan (kgf/mm²)

Indentor : Piramid Intan No

Time : 15 detik Weld Part BM

HAZ

WM

BM

HAZ

WM

(mm)

(mm)

(mm)

(kgf/mm²)

(kgf/mm²)

(kgf/mm²)

1

0,309

0,324

0,296

97,09

88,31

105,80

2

0,317

0,333

0,301

92,25

83,60

102,32

3

0,305

0,322

0,286

99,65

89,41

113,33

Hardness Vickers Number 120.00 100.00 80.00 Percobaan 1 60.00

Percobaan 2

40.00

Percobaan 3

20.00 0.00 BM

HAZ

WM

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan

Nilai kekerasan ratarata (kgf/mm²) Brinell Kuningan

111,42

Tabel 4.1 Nilai kekerasan rata-rata pada Kuningan

Dari data hasil pengujian di atas dapat di simpulkan bahwa nilai kekerasan Brinell yaitu di daerah Kuningan sebesar 111,42 kgf/mm .Sedangkan bekas indentasi yang memeiliki diameter indentasi paling besar terjadi pada titik no 1 yaitu dengan nilai 0,847 mm.

Nilai kekerasan rata-rata (kgf/mm²) Vickers

Weld Part

BM

HAZ

WM

96,33

87,10

107,15

Tabel 4.2 Nilai kekerasan rata-rata pada Weld Part Dari data hasil pengujian di atas di simpulkan bahwa nilai kekerasan Vickers yaitu di daerah Weld Part sebesar 96,33 kgf/mm pada Base Metal (BM), 87,10 kgf/mm pada Heat Affected Zone (HAZ) , dan 107,15 kgf/mm pada Weld Metal (WM).

DAFTAR PUSTAKA 1. Daniel A. Brandt [1985] Metallurgy Fundamental. The Goodheart- Willcox. Inc, USA. 2. Wachid Suherman, Ir [1987], Diktat pengetahuan Bahan, Jurusan Teknik MEsin FTI, ITS. 3. Dosen Metallurgi, [1986], Petunjuk Praktikum Logam, jurusan Teknik MEsin FTI, ITS. 4. M.M. Munir,[2000], Modul Praktek Uji Bahan, Vol 1, Jurusan Teknik Bangunan Kapal, PPNS. 5. Prasojo Budi, [2003], Jobsheet Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, PPNS.