contoh laporan hardness

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Praktek Laboratorium Mekanik merupakan Praktek dasar yang harus dilakukan dan dikuasai oleh setiap Mahasiswa yang akan menjadi seorang Ahli Mesin ( Mekanik ), baik secara perencana maupun sebagai pembuat. Karena itulah seorang Mahasiswa harus mampu menguasai jenis mesin – mesin yang ada di Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya. Praktek Laboratorium atau khususnya Praktek Hardness Test ( Uji Kekerasan ) misalnya, bertujuan untuk mengetahuhi ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan / daya tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak. Dengan kata lain, Laporan ini mencoba menuangkan / memberikan standar – standar pengerjaan / pengujian, cara menganalisa data dan mampu meneliti setiap benda / material yang akan diuji. Sebagai penunjang, Mahasiswa dituntut untuk mampu mempunyai keahlian dalam pembuatan Langkah Kerja / Percobaan sebelum melakukan proses pengujian pada benda / material maupun pada Mesin yang akan digunakan. Sehingga terhindar dari hal – hal yang tidak di inginkan. 1.2 Tujuan Pengujian Hardness Test atau Uji Kekerasan mempunyai tujuan pengujian, yaitu: 1. Bisa melakukan pengujian kekerasan bahan / material yang belum di ketahui nilai kekerasannya. 2. Bisa menentukan kekerasan bahan dan membedakan kekerasan dari setiap jenis bahan / material yang telah diuji kekerasannya. 3. Bisa menentukan kekerasan bahan / material dengan menggunakan Metode Brinnell, Metode Rockwell dan Metode Vickers. BAB II PEMBAHASAN 2.1 Teori Dasar Untuk menentukan kekerasan bahan / material dapat digunakan metode pengukuran atau pengujian ketahanan kekerasan terhadap penetrasi: Bola kecil, Kerucut dan Piramida. Pertama – tama alat tekan atau penetrator ditekankan kedalam bahan / material dengan menggunakan Indentor bola baja atau Intan, kemudian beban dinaikkan dan kekerasan terbaca, yaitu selisih kedalaman penetrasi yang ditimbulkan oleh beban akhir dan beban awal, dikala pengujian kekerasan tergantung pada bentuk dan jenis metode penekan yang dipakai juga beban yang digunakan. Kekerasan adalah ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan / daya tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak atau bias juga diartikan dengan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh unsur – unsur paduannya. Karbon dalam besi secara pasti mempengaruhi kwalitas baja dan kekerasan yang dibutuhkan dapat dicapai dengan perlakuan panas. Dari beberapa penyelidikan atau pengetesan bahwa bahan akan berubah kekerasanya bila dikerjakan dengan cold worked (misalnya : pengerolan dan penarikan). 2.2 Jenis – Jenis Metode Kekerasan Untuk menentukan atau mengetahui nilai kekerasan suatu benda / material dapat dilakukan dengan cara pengujian atau pengetesan, yaitu : 1. Metode Martens 2. Metode The File Hardness Test 3. Metode Palu Poldi 4. Metode Mohs 5. Metode Shore 6. Metode Brinnell 7. Metode Rockwell 8. Metode Vickers Diantara Metode pengujian diatas yang akan dibahas dalam Laboratorium Mekanik Teknik Mesin ada tiga, yaitu : Metode Brinnell, Metode Rockwell dan Metode Vickers. Metode Brinnell Metode ini digunakan dengan cara menekankan Penetrator dengan Indentor Bola Baja kepermukaan benda / material dengan beban penekanan sesuai dangan Indentor dan jenis benda / material yang akan diuji. ( lihat tabel ) Alat Penetrasi yang di gunakan adalah Indentor Bola Baja yang dikeraskan dengan ukuran Ø 10 mm, Ø 5 mm, Ø 2,5 mm. Metode ini di gunakan untuk menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat Treatment(perlakuan panas) Metode ini digunakan untuk mengetes atau menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat Treatment ( perlakuan panas ). Material yang diuji adalah material yang lunak saja dan harga kekerasannya hanya sampai 450 HB (Kg/mm2), jika hasil pengujiannya didapat harga kekerasannya diatas 450 HB, maka hasil pengujiannya kurang teliti. Metode Brinnell sangat baik untuk logam – logam tuang yang tidak rata kekerasannya. Kekurangan dari Metode Brinnell bekas tekanannya besar, sehingga merusak permukaan material, logam material yang akan diuji kekerasannya harus rendah dari kekerasan Indentor Bola Baja dan mengukur bekas diameter bekas penekanannya agak sulit, sehingga memerlukan ketelitian. Harga kekerasan Brinnell adalah: dimana : P = Beban ( Kg ) D = Dimaeter Indentor ( mm ) dr = Diameter hasil penekanan rata – rata ( mm ) Tabel. Hubungan Antara Diameter Indentor dengan Beban Ball Diameter, D Brinnell 10 5 2,5 1,25 1 Hardness Aplication N Kg N Kg N Kg N Kg N Kg Range 29420 3000 7355 750 1839 187,5 450,92 46,9 294,2 30,0 143 – 945 Steel, Grey cast iron 9807 1000 2450 250 612,5 62,5 152,98 15,6 98,07 10,0 48 – 315 Non metals, Grey cast iron, Aluminium, Copper, Brass, Bronze, Heat Trated 4903 500 1226 125 306 31,2 76,49 7,8 49,03 5,0 23,8 – 79 Aluminium, Annealed 2453 250 612,9 62,5 152,98 15,6 38,25 3,9 24,52 2,5 11,9 – 79 Bearing metals 1226 125 306 31,2 76,49 7,8 19,61 2,0 11,77 1,2 6,0 – 39 Lead 190,3 50 122,6 12,5 30,40 3,1 7,85 0,8 4,90 0,5 2,4 – 15,8 Very soft materials Alat Dan Bahan 1. Hardness Tester Machine 5. Benda / Material Uji 2. Lensa dengan pembesaran 50 X 6. Kunci L 3. Mistar Skala 50 X 7. Amplas 4. Indentor bola baja Ø 2,5 mm 8. Kikir Langkah Percobaan : 1. Pertama – tama kikir benda / material uji hingga rata 2. Kemudian setelah di kikir amplas benda / material tersebut hingga mendapatkan kehalusan 3. Persiapkan Hardness Tester Machine jenis Albert Gnehm 4. Hidupkan Mesin / Lampu Mesin 5. Pasang Indentor Bola Baja dengan ukuran Ø 2,5 mm 6. Pasang Landasan benda uji pada kedudukannya 7. Pasang / letakkan Benda / Material uji pada landasan dengan posisi bagian yang di amplas menghadap keatas / lampu, kemudian kencangkan dengan memutar Handwheel 8. Pasang Mistar pada lensa / Mesin 9. Pilih beban yang sesuai dengan penetrator atau P = 187,5 Kg 10. Gerakkan tuas keposisi 1, kemudian posisi 2, lalu posisi 3, dan terakhir posisi 4 secara perlahan - lahan 11. Tunggu hingga 20 detik 12. kembalikan tuas keposisi 1 ( posisi semula ) 13. Ukur diameter bekas penekanan secara teliti pada layar / lensa dengan menggunakan mistar skala 50 X, Catat Hasilnya 14. Lakukan kembali pengujian sebanyak 5 X 15. Ambil benda uji dan matikan mesin 16. Tentukan nilai kekerasannya dengan perhitungan Data Hasil Pengujian Metode Brinnell No. Bahan D (mm) P (Kg) d (mm) dr (mm) HB (Kg/mm2) 1. C O P P E R 2,5 62,5 d1 : 0,4 0,4 494,4 d2 : 0,4 d1 : 0,45 0,45 389,9 d2 : 0,45 d1 : 0,4 0,4 494,4 d2 : 0,4 d1 : 0,25 0,25 1270,6 d2 : 0,25 d1 : 0,4 0,45 389,9 d2 : 0,50 Analisa Data Kg/mm2 Kg/mm2 Kg/mm2 Kg/mm2 Kg/mm2 Kg/mm2 Penyimpangan Maksimal = HB Maksimal – = 1270,6– 607,84 = 662,76 Kg/mm2 Penyimpangan Minimal = – HB Minimal = 389,9 – 607,84 = -217,94 Kg/mm2 Penyimpangan Rata – rata = Kg/mm2 % Error = % HB yang sebenarnya = ( ± % Error ) = ( 607,84 ± 73 % ) HB = 607,84 HB 2,5/ 62,5/ 20 Metode Rockwell Metode ini sebenarnya merupakan gabungan dari metode Brinnell dan Vickers, sehingga hasilnya pun cukup presisi dan cepat. Metode ini digunakan dengan cara menekankan Penetrator dengan Indentor Bola Baja Ø 1/16" dan intan yang berbentuk kerucut dengan sudut puncak 120° kepermukaan material yang diuji dengan beban penekanan sesuai dengan Indentor yang dipakai. Indentor yang dipakai dalam pengujian Metode Rockwell : a. Untuk logam – logam lunak digunakan Bola Baja Ø 1/16" dengan beban 100 Kg b. Untuk Baja – baja yang keras digunakan intan dengan sudut 120° dengan beban 150 Kg Metode Rockwell digunakan untuk menguji material dari yang lunak sampai yang keras. Metode Rockwell proses pengujiannya yang cepat dan tepat sehingga dapat digunakan untuk pengujian / pengerasan kekerasan bahan secara masaal dan bekas tekanannya kecil sehingga tidak merusak permukaan material. Tetapi Metode Rockwell tidak dapat digunakan pada bahan / material yang tipis yang tebalnya di bawah 1 mm. Jika mengukur atau menguji dengan bola baja Ø 1/16" dan bebanya 100 Kg. maka kekerasannya disebut HRB (Hardness Rocwell Ball). Jika mengukur atau menguji dengan Intan 120° dan bebannya 150 Kg, maka kekerasannya disebut HRC (Hardness Rockwell Cone). Alat Dan Bahan 1. Hardness Tester Machine 2. Indentor bola baja Ø 1/16" 3. Landasan benda uji 4. Kunci L 5. Benda / Material uji Langkah Percobaan : 1. Persiapkan Hardness Tester Machine 2. Pasang Indentor Bola Baja Ø 1/16" 3. Pasang landasan benda uji pada kedudukannya 4. Pasang Benda Uji pada landasan, kemudian kencangkan dengan memutar Handwheel 5. Pilih Beban Major P = 100 Kg 6. Atur Posisi jarum Dial Indikator pada 0 ( nol ) dengan cara memutar ringnya 7. Tarik Tuas Unloading 8. Tunggu tuas Loading turun perlahan – lahan, setelah itu mulai menghitung hingga 20 detik 9. Tarik Tuas Loading keatas, atau keposisi semula 10. Lihat / Baca nilai kekerasannya pada Dial Indikator, kemudian catat hasilnya 11. Lakukan kembali sebanyak 5 X 12. Lepaskan benda uji, dengan cara memutar Handwell 13. Tentukan nilai kekerasannya dengan perhitungan Tabel. Hubungan Penetrator dan Beban untuk Metode Rockwell GROUP METHOD PENETRATOR MAJOR LOAD MINOR LOAD N Kg N Kg 1 HRB 1/16" Ball 080,7 (100) 98,07 (10) HRC 120° Diamond 1471 (150) 98,07 (10) 2 HRA 120° Diamond 588,6 (60) 98,07 (10) HRD 120° Diamond 980,7 (100) 98,07 (10) HRE ⅛" Ball 980,7 (100) 98,07 (10) HRF 1/16" Ball 588,6 (60) 98,07 (10) HRG 1/16" Ball 1471 (150) 98,07 (10) HRH ⅛" Ball 588,6 (60) 98,07 (10) HRK ⅛" Ball 1471 (150) 98,07 (10) 3 HRL ¼" Ball 588,6 (60) 98,07 (10) HRM ¼" Ball 980,7 (100) 98,07 (10) HRP ¼" Ball 1471 (150) 98,07 (10) HRR ½" Ball 588,6 (60) 98,07 (10) HRS ½" Ball 980,7 (100) 98,07 (10) HRV ½" Ball 1471 (150) 98,07 (10) 4 25 N 120° Diamond 147,1 (15) 29,42 (3) 30 N 120° Diamond 294,2 (30) 29,42 (3) 45 N 120° Diamond 441,3 (45) 29,42 (3) 5 15 T 1/16" Ball 147,1 (15) 29,42 (3) 30 T 1/16" Ball 294,2 (30) 29,42 (3) 45 T 1/16" Ball 441,3 (45) 29,42 (3) Data Hasil Pengujian Metode Rockwell No. Bahan Indentor P (Kg) HRB HRC 1. T E M B A G A Bola Baja Ø 1/16" 100 51,5 54 20 67,5 21,8 116 19,5 105 18,5 98,5 2. S T E E L Intan 120 150 73 106,5 29 103 29,5 100 23,5 103 28,9 109 Analisa Data = 31,52 Kg/mm2 Penyimpangan Maksimal = HRB Maksimal – = 73-31,52 = 41,48 Kg/mm2 Penyimpangan Minimal = – HRB Minimal = 31,52-18,5 = 13,02 Kg/mm2 Penyimpangan Rata – rata = = 27,25 Kg/mm2 % Error = = 86,45 % HRB yang sebenarnya = ( ± % Error) = ( 31,52 ± 86 % ) Kg/mm2 HRB = 31,52 HRB 1/16" / 100/ 20 = 96,22 Kg/mm2 Penyimpangan Maksimal = HRC Maksimal – = 116-96,22 = 19,78 Kg/mm2 Penyimpangan Minimal = C – HRC Minimal = 96,22-54 = 42,22 Kg/mm2 Penyimpangan Rata – rata = = 31 Kg/mm2 % Error = = 32 % HRC yang sebenarnya = ( ± % Error) = ( 96,22 ± 32 % ) Kg/mm2 HRC = 96,22HRC 1200 / 150/ 20 Metode Vickers Metode ini sama dengan metode Brinnell yaitu besarnya nilai kekerasan ditentukan oleh beban penekanan dibagi dengan luas permukaan bekas penekanan. Metode ini digunakan dengan cara menekankan penetrator dengan indentor intan yang berbentuk piramid dengan dasar bujur sangkar dan sudut puncaknya 136º kepermukaan material yang akan diuji. Beban penekanan yang digunakan pada metode Vickers ini mulai dari 1 Kg sampai 120 Kg. Untuk beban 1, 3, 5 Kg dengan tambahan bandul Untuk 10, 30, 100 Kg tanpa tambahan bandul Metode Vickers dapat menguji bahan / material yang keras, tipis yang tebalnya dibawah 1 mm, dan hasilnya lebih presisi. Harga kekerasan Vickers, yaitu : (Kg/mm2) Dimana : P = Beban Penekanan (Kg) d = Diagonal Rata – rata (mm) Alat Dan Bahan 1. Hardness Tester Machine 2. Lensa Pembesaran 50 X 3. Indikator Intan 136º 4. Kunci L 5. Landasan Benda Uji 6. Amplas Langkah Percobaan : 1. Persiapkan Hardness Tester Machine 2. Amplas benda / material uji hingga rata atau mengkilap 3. Pasang landasan benda uji pada mesin 4. Pasang Indentor Intan 136º 5. Pilih Beban P = 30 Kg 6. Pasang Mistar Skala 50 X 7. Letakkan benda uji pada landasan dengan posisi bagian yang diamplas menghadap keatas, kemudian kencangkan 8. Gerakkan Tuas pada posisi 1, 2, 3 dan 4 secara perlahan – lahan. Tunggu hingga 20 detik 9. Kemudian kembalikan tuas pada posisi 1 10. Ukur diagonal kekerasannya secara horizontal dan vertical dengan menggunakan mistar skala 50 X dan hitung rata – ratanya 11. Lakukan kembali sebanyak 3 X 12. Lepaskan benda uji dari mesin 13. tentukan harga kekerasannya dengan perhitungan BAB III PENUTUP Kesimpulan Untuk menentukan kekerasan bahan / msterial dapat digunakan metode pengukuran atau pengujian ketahanan kekerasan terhadap penetrasi: Bola kecil, Kerucut dan Piramida. Kekerasan adalah ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan / daya tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak atau bias juga diartikan dengan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh unsur – unsur paduannya. Metode Brinnell sangat baik untuk logam – logam tuang yang tidak rata kekerasannya. Kekurangan dari Metode Brinnell bekas tekanannya besar, sehingga merusak permukaan material, logam material yang akan diuji kekerasannya harus rendah dari kekerasan Indentor Bola Baja dan mengukur bekas diameter bekas penekanannya agak sulit, sehingga memerlukan ketelitian. Metode ini digunakan untuk mengetes atau menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat Treatment ( perlakuan panas ). Metode Rockwell digunakan untuk menguji material dari yang lunak sampai yang keras. Metode Rockwell proses pengujiannya yang cepat dan tepat sehingga dapat digunakan untuk pengujian / pengerasan kekerasan bahan secara masaal dan bekas tekanannya kecil sehingga tidak merusak permukaan material. Tetapi Metode Rockwell tidak dapat digunakan pada bahan / material yang tipis yang tebalnya di bawah 1 mm. Metode Vickers dapat menguji bahan / material yang keras, tipis yang tebalnya dibawah 1 mm, dan hasilnya lebih presisi.