![Laporan Praktikum Material Teknik [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-praktikum-material-teknik-u64dd0dbf14974.jpg)
12 0 2 MB
LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK
MELIPUTI : PENGUJIAN TARIK ( TENSILE TEST ) PENGUJIAN IMPAK ( IMPACT TEST ) PENGUJIAN KEKERASAN ( HARDENABILITY )
Disusun oleh:
Nama
: MUKHAMMAD ISMAIL
Nim
: 1411129
Kelompok
: 18
TEKNIK MESIN S-1 FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG 2013 / 2014
LEMBAR PERSETUJUAN LAPORAN PRAKTIKUM PENGUJIAN MATERIAL/METALLOGRAFI
MELIPUTI: 1. UJI TARIK ( TENSILE TEST ) 2. UJI IMPAK ( IMPACT TEST ) 3. UJI KEKERASAN ( HARDENABILLITY )
Disusun oleh :
Nama
: MUKHAMMAD ISMAIL
NIM
: 1411129
Jurusan
: Teknik Mesin S-1
Fakultas
: Teknologi Industri
Periode
: 2014 / 2015
Tahun
: 2014
Nilai
:......
Mengetahui,
Diperiksa/Disetujui
Ka. Lab. Material/Metallografi
Dosen Pembimbing
Ir. Teguh Rahardjo, MT
Dr. Eko Marsyahyo, ST, MSc
NIP. 1957061199202001
NIP. P.10300378 ii
KATA PENGANTAR Dengan mengucap puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan anugerah yang dilimpahkan kepada umat Nya maka tugas ini dapat penulis selesaikan tepat pada waktunya. Materi laporan ini kami sesuaikan dengan pengamatan percobaan yang kami lakukan yaitu Metrologi industri Selama melaksanakan laporan dan praktek ini penulis banyak menemui hambatanhambatan dalam menyusunnya. Oleh karena itu, penulis banyak mengucapkan terima kasih atas bantuan dan bimbingan dari : 1. Bapak Dr. Eko Marsyahyo, ST, MSc. selaku Kajur Teknik Mesin S-I ITN Malang. 2. Bapak Ir. Teguh Raharjo, MT. sebagai Kepala Lab. Uji Material & Metallografi ITN Malang. 3. Bapak Dr. Eko Marsyahyo, ST, MSc. selaku Dosen Pembimbing. 4. Staf Lab. Uji Material & Metallografi ITN Malang. 5. Rekan-rekan mahasiswa yang telah membantu penyusunan laporan ini. Harapan kami semoga laporan ini dapat berguna bagi semua pihak dan kami juga mengharapkan saran dan kritik guna kesempurnaan laporan ini.
Malang, 01 Desember 2014
Penulis
iii
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................................................ii KATA PENGANTAR ............................................................................................................. iii DAFTAR ISI............................................................................................................................. iv DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ vi DAFTAR TABEL ....................................................................................................................vii DAFTAR GRAFIK ................................................................................................................ viii BAB I ......................................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN ..................................................................................................................... 1 1.1 LATAR BELAKANG...................................................................................................... 1 1.2 MAKSUD DAN TUJUAN PRAKTIKUM...................................................................... 2 1.2.1 Maksud Pengujian ..................................................................................................... 2 1.2.2 Tujuan Pengujian ...................................................................................................... 2 BAB II........................................................................................................................................ 3 PENGUJIAN TARIK ................................................................................................................ 3 2.1 TUJUAN PENGUJIAN .................................................................................................. 3 2.2 TEORI DASAR................................................................................................................ 4 2.2.1 SIFAT MEKANIK ALUMINIUM ........................................................................... 5 2.2.2 HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN .................................................... 7 2.2.3 METODE OFFSET ................................................................................................... 8 2.2.4 BATANG UJI DAN UKURAN UJI TARIK ............................................................ 8 2.3 PROSEDUR PENGUJIAN ............................................................................................ 10 2.4 DATA PENGUJIAN ...................................................................................................... 13 2.5 ANALISA ...................................................................................................................... 19 BAB III .................................................................................................................................... 20 PENGUJIAN IMPAK .............................................................................................................. 20 3.1 TUJUAN PENGUJIAN ................................................................................................. 20 3.2 TEORI DASAR.............................................................................................................. 21 3.2.1 SIFAT MEKANIK BAJA KARBON ..................................................................... 22 3.2.2 PENGUJIAN IMPAK METODE CHARPY .......................................................... 22 iv
3.2.3 TEMPERATUR TRANSISI ....................................................................................... 23 3.2.4 FAKTOR YANG MEMENGARUHI KEGAGALAN MATERIAL PADA PENGUJIAN IMPAK ...................................................................................................... 24 3.3 PROSEDUR PENGUJIAN ............................................................................................ 25 3.4 DATA PENGUJIAN ...................................................................................................... 27 3.5 ANALISA ...................................................................................................................... 30 BAB IV .................................................................................................................................... 31 PENGUJIAN KEKERASAN ROCKWELL ........................................................................... 31 4.1 TUJUAN PENGUJIAN ................................................................................................. 31 4.2 TEORI DASAR.............................................................................................................. 31 4.2.1 SIFAT MEKANIK BAJA KARBON ..................................................................... 32 4.2.2 DASAR PENGUJIAN ROCKWELL ..................................................................... 32 4.3 PROSEDUR PENGUJIAN ............................................................................................ 41 4.4 DATA PENGUJIAN ...................................................................................................... 42 4.5 ANALISA ...................................................................................................................... 43 BAB V ..................................................................................................................................... 44 PENUTUP................................................................................................................................ 44 5.1 KESIMPULAN .............................................................................................................. 44 5.2 SARAN .......................................................................................................................... 45 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 46 LAMPIRAN
v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Mesin Uji Tarik......................................................................................................3 Gambar 2.2 Benda uji untuk pengujian tarik standart ASTM E8M..........................................9 Gambar 3.1 Universal Impact Tester.......................................................................................20 Gambar 3.2 Macam -macam pengujian impak......................................................................21 Gambar 3.3 Pengujian impact metode charpy.......................................................................23 Gambar 4.1 Rockwell Hardness Tester...................................................................................31 Gambar 4.2 Pengukuran kekerasan rockwell........................................................................33 Gambar 4.3 Penulisan hasil pengujian rockwell.....................................................................34
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Skala kekerasan rockwell...........................................................................................35 Tabel 2. Data teknis metoda test cara rockwell........................................................................36 Tabel 3. Toleransi yang diperkenankan...................................................................................36 Tabel 4.A Minimum thickness guide for selection of scale using the 1/16-in, (1,588-mm) Diameter Ball Indenter.............................................................................................................37 Table 5.A Minimum thickness guide for selection of scales using the 1/16-in, (1,588-mm) Diameter ball indenter..............................................................................................................38 Table 6. Approximate hardness conversion numbers for non-austenitic steels (Rockwell B Hardness Range)A,B..................................................................................................................38
vii
DAFTAR GRAFIK
Grafik 1.1 Kurva Tegangan-Regangan......................................................................................7 Grafik 3.1 kurva temperatur transisi.........................................................................................24
viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG Seiring perkembangan teknologi yang pesat dewasa ini, maka pada bidang teknologi METALURGI juga mengalami hal yang serupa. Hal ini terjadi guna mengantisipasi dan memenuhi kebutuhan akan piranti dan peralatan logam yang berteknologi tinggi. Logam yang berteknologi tinggi akan didapat dari suatu logam yang sudah diketahui sifat-sifatnya secara jelas. Sifat-sifat logam tersebut meliputi sifat mekanik, sifat fisik dan lain sebagainya. Sifat mekanik dari logam meliputi: kekuatan, kekerasan, keuletan, kekuatan impak dan keliatan. Sifat fisik logam meliputi: struktur logam, ukuran, massa jenis dan sebagainya.Untuk mengetahui sifat-sifat logam tersebut, maka dilakukanlah uji coba seperti yang dilakukan di Laboratorium Metalurgi Institut Teknologi Nasional Malang. Setelah diketahui sifat-sifat yang dimiliki oleh logam, maka akan mudah diketahui kegunaan dan bagaimana logam tersebut dimodifikasi agar dapat berguna secara optimal. Ilmu logam adalah ilmu yang mempelajari bahan-bahan, sifat-sifat logam. Dimana ilmu logam ini berkembang bukan atas teori saja, melainkan atas dasar pengamatan, penelitian dan pengujian. Intisari dari ilmu ini adalah mempelajari hubungan antara struktur suatu paduan dengan sifat-sifatnya dan kemudian diketahui untuk mengubah sifat mekanisnya dipengaruhi struktur tersebut melalui modifikasi struktur. Dengan cara ini bahan akan didapat sifat yang sesuai untuk memenuhi kebutuan teknologi modern, khususnya didunia yang mengalami perkembangan
pesat. Untuk
memenuhi kualitas suatu logam perlu dilakukan suatu pengujian material (testing material). Pengujian erat kaitannya dengan pemilihan bahan yang akan digunakan dalam suatu rancangan atau konstuksi. Selain itu juga digunakan untuk menentukan benar atau tidaknya suatu teori yang telah ada. Langkah selanjutnya dalam perencanaan dapat ditentukan jenis bahan maupun dimensi sehingga apabila tidak sesuai maka akan dengan mudah dicari substitusinya yang tepat guna dan disamping itu faktor biaya juga harus diperhatikan. Untuk memenuhi bahwa pengujian logam dititikberatkan pada pengamatan perubahan sifat logam setelah Heat Treatment, pengujian dilakukan terhadap benda atau logam yang telah dipersiapkan dalam bentuk dan ukuran yang standard.
1
Adapun pengujian yang dilakukan antara lain : 1. Pengujian Tarik (Tensile Test) 2. Pengujian Impak (Impack Test) 3. PengujianKekerasan(Hardness Test) 4. 1.2 MAKSUD DAN TUJUAN PRAKTIKUM 1.2.1 MAKSUD PENGUJIAN Melalui pratikum ini, mahasiswa diharapkan dapat: 1. Membuktikan teori-teori yang diperoleh pada saat di bangku perkuliahan. 2. Menambah pengalaman dalam melakukan suatu uji coba. 3. Mengenal alat uji yang digunakan untuk mengetahui sifat logam. 4. Mengetahui cara kerja setiap alat uji. 5. Mengetahui parameter-parameter pengujian. 6. Melengkapi syarat mata kuliah dan syarat mengikuti Praktek Kerja Nyata. 7. Menambah pengetahuan dan kemampuan menyusun suatu laporan.
1.2.2 TUJUAN PENGUJIAN Melalui pengujian ini diharapkan dapat mengetahui sifat-sifat logam seperti sifat mekanik, sifat fisik dan lain sebagainya. Sifat mekanik adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban atau gaya tanpa menimbulkan kerusakan pada benda tersebut. Beberapa sifat mekanik antara lain: KEKUATAN TARIK (TENSILESTRENGTH) Menyatakan tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah. IMPAK (IMPACT) Menyatakan pengaruh temperature terhadap harga impak (HI) dan sifat perpatahan berdasarkan persen patahan. KEKERASAN (HARDNESS) Menentukan kekerasan suatu material dalm bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja yang ditekankan pada material uji tersebut.
2
BAB II PENGUJIAN TARIK 2.1 TUJUAN PENGUJIAN Melalui pengujian ini diharapkan mahasiswa dapat mengetahui dan membuktikan teoriteori mengenai gambaran tentang sifat-sifat dan keadan dari suatu logam, yaitu : 1. Tegangan luluh (yield Point). 2. Tegangan tarik (Tensile Stress). 3. Tegangan (Stress). 4. Pengecilan penampang. 5. Wujud dari patahan bahan. Dengan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat meneliti dan mengetahui nilai-nilai tegangan dalam tegangan tarik (Tensile Strenght), sehingga dapat diterapkan dalam penelitian bahan dan dalam dunia kerja nanti untuk suatu kontruksi mesin. Selain itu untuk mengetahui cara kerja dari mesin pengujian tarik. Gambar berikut merupakan contoh alat pengujian tarik dan alat kelengkapannya
Spesifikasi: Maker
: Hung Ta
Model
: HT - 9502
Serial No
: 1146
Country of Original : Taiwan Capacity
: 50.000 Kgf
Gambar 2.1 Mesin uji tarik (Sumber : Laboratorium Material ITN Malang)
3
2.2 TEORI DASAR Pengujian tarik dilakukan dengan penambahan beban secara perlahan-lahan, kemudian akan terjadi pertambahan panjang yang sebanding dengan gaya bekerja. Kesebandingan ini terus berlanjut sampai bahan sampai titik propotionality limit. Setelah itu pertambahan panjang yang terjadi sebagai akibat penambahan beban tidak lagi berbanding lurus, pertambahan beban yang sama akan menghasilkan penambahan panjang yang lebih besar dan suatu saat terjadi penambahan panjang tanpa ada penambahan beban, batang uji bertambah panjang dengan sendirinya. Hal ini dikatakan batang uji mengalami yield (luluh). Keadaan ini hanya berlangsung sesaat dan setelah itu akan naik lagi. Kenaikan beban ini akan berlangsung sampai mencapai maksimum, untuk batang yang ulet beban mesin tarik akan turun lagi sampai akhirnya putus. Pada saat beban mencapai maksimum, batang uji mengalami pengecilan penampang setempat (local necting) dan penambahan panjang terjadi hanya disekitar necking tersebut. Pada batang getas tidak terjadi necking dan batang akan putus pada saat beban maksimum. Pada pengujian tarik nantinya akan diperoleh sifat mekanik dari logam. Beberapa sifat mekanik tersebut adalah: A. Sifat mekanik di daerah elastis: Kekuatan elastis: kemampuan batang untuk menerima beban/tegangan tanpa berakibat terjadinya deformasi plastis (perubahan bentuk yang permanen). Ditunjukan oleh titik luluh yield. Kekakuan (stifness): suatu batang yang memiliki kelakuan tinggi bila mendapat beban (dalam batas elastisnya) akan mengalami deformasi plastis, tetapi hanya sedikit. Ditunjukan oleh modulus elastisitas: (E) = σɐl / εel Resilience: kemampuan bahan untuk menyerap energi tanpa menyebabkan terjadinya deformasi plastis. Dinyatakan dengan besarnya luasan di bawah grafik daerah elastik (Modulus Resilien). UR = ½ σel. Εel = σɐl² / 2E
4
B. sifat mekanik di daerah plastis: Kekuatan tarik (tensile strenght) Kemampuan batang untuk menerima beban/tegangan tanpa mengakibatkan batang rusak atau putus. Kekuatan tarik maksimum ditunjukan sebagai tegangan maksimum (ultimate stress) pada kurva tegangan-regangan. Keuletan (ductility) Kemampuan bahan untuk berdeformasi tanpa menjadi patah. Dapat diukur dengan besarnya tegangan plastis yang terjadi setelah batang uji putus. Ditunjukan sebagai garis elastik pada grafik tegangan-regangan. Ketangguhan (toughness) Kemampuan menyerap energi tanpa mengakibatkan patah, dapat diukaur dengan besarnya energi yang diperlukan untuk mematahkan batang uji. Ketangguhan dinyatakan dengan modulus ketangguhan yaitu banyaknya energi yang dibutuhkan untuk mematahkan satu satuan volume bahan. Ditunjukan sebagai keseluruhan luasan dibawah kurva teganganregangan.
2.2.1 SIFAT MEKANIK ALUMINIUM Sifat Mekanik Aluminium Sifat teknik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut. Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan aluminium oksida di permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.
Kekuatan tensil Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari tegangan pada kurva teganganregangan hasil pengujian, dan biasanya terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan.
5
Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa (paduan 7075).
Kekerasan Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell. Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.
Ductility Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility ditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan yang memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking. Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur dengan skala yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan. Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium murni, karena ductility berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni.
6
2.2.2 HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN Dalam pengujian tarik benda uji mengalami perlakuan tertentu yang berkaitan dengan tegangan. Secara matematik tegangan tarik dapat ditulis sebagai berikut: τ = P/Aₒ(N/mm²)....................................................................................................................(1) dimana: τ = tegangan (N/cm²) P = beban tarik (N) Aₒ = luas penampang spesiment awal (mm²) Sedangkan regangan pada saat itu dapat dirumuskan sebagai berikut: ε = ∆L/Lₒ atau ε = (L-Lₒ)/Lₒ..................................................................................................(2) dimana: ε = regangan Lₒ = panjang batang uji awal (mm) L = panjang batang uji saat menerima beban Menentukan kekuatan luluh dengan metode offset (offset yield strenght):
Grafik 1.1 Kurva Tegangan-Regangan (sumber: buku pedomana praktikum material teknik II)
7
Keterangan gambar: OA
: 0,2% atau 0,35% dari OT (regangan saat patah)
OE
: garis elastik
OR
: regangan elastik
OS
: tegangan elastik
AY
: garis sejajar OA
Analisa perhitungan data: Aₒ = ¼.π.dₒ..............................................................................................................................(3) Dᵢ = dₒ - (dₒ-df/(Lmaks:Lᵢ))...................................................................................................(4) Aᵢ = π/4.(Dᵢ)²...........................................................................................................................(5) σᵢ = Pᵢ/Aₒ.................................................................................................................................(6) Bentuk kurva diatas menunjukan pada daerah elastis, tegangan berbanding linier dengan regangan. Apabila bahan melampaui nilai batas kekuatan luluhnya, maka benda mengalami deformasi plastis bruto. Deforrmasi ini bersifat permanen, meskipun bebannya dihilangkan. Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi plastis yang kontinyu akan terus bertambahnya regangan plastis. Volume benda uji selama deformasi plastis akan tetap konstan dan sejalan dengan itu terjadi pertambahan panjang benda uji, maka luas penampang lintang sepanjang benda uji mengalami penurunan yang seragam. Akhirnya dicapai suatu titik dimana pengurangan luas penampang lintang lebih besar dari pertambahan deformasi beban yang diakibatkan oleh pengerasan regang. Karena penurunan luas penampang lintang lebih cepat, sehingga akan terjadi patahan.
2.2.3 METODE OFFSET Kekuatan elastis ditunjukan dengan titik luluh (Y). Untuk logam logam yang ulet (ductile) memperlihatkan terjadinya yield (luluh) dengan jelas sehingga batas ini mudah ditentukan. Tetapi untuk logam yang lebih getas dimana yield (Y) tidak tampak jelas maka yield dianggap mulai terjadi bila timbul regangan plastis sebesar 0,2% atau 0,35% hingga memotong kurva, titik perpotongan ini menunjukan yield.
2.2.4 BATANG UJI DAN UKURAN UJI TARIK Benda uji yang digunakan mempunyai bentuk seragam berpenampang silinder atau segi empat (plat) dengan ujungnya dibuat lebih besar yang bertujuan untuk menghasilkan tegangan axial pada batang uji, untuk menghindari patahan yang terjadi diujung atau 8
dipangkal batang uji. Ukuran dan prosedur pengujian harus dilakukan dengan cara-cara menurut standart tertentu, baru kemudian dari hasil pengujian diambil kesimpulan mengenai sifat mekanik batang uji.
Gambar 2.2 Benda uji untuk pengujian tarik standart ASTM E8M Keterangan: D : diameter (mm) R : radius (mm) A : lenght of reduced (mm) G : gauge lenght (mm) Lt : minimum total lenght (mm)
Standart spesiment small-size speciment 12,5
9
6
4
2,5
G- Gauge lenght
62,5±0,1
45,0±0,1
30,0±0,1
20,0±0,1
12,5±0,1
D- Diameter
12,5±0,2
9,0±0,1
6,0±0,1
4,0±0,1
2,5±0,1
R- Radius of fillet, min
10
8
6
4
2
54
36
24
20
A- Lenght of reduced 75 section,min
(sumber: buku pedomana material teknik II)
9
2.3 PROSEDUR PENGUJIAN 1. Siapkan alat dan bahan.
Alat
: - Micro-computer universal testing machine -Jangka sorong
Bahan : Aluminium
2. Ukur diameter awal, panjang penampang awal, dan panjang bahan awal. 3. Pasang bahan uji pada mesin pengujian. 4. Jalankan mesin sampai bahan uji patah. 5. Cetak hasil pengujian atau test reporting 6. Bagilah grafik menjadi 10 bagian 7. Ukur diameter, panjang penampang dan panjang bahan setelah diuji 8. Hitung tegangan dan regangan guna mengisi data pengujian 9. Isi lembar data hasil pengujian
10
11
12
2.4 DATA PENGUJIAN ∆𝑳𝟏
Mencari nilai D1 , dengan rumus Di = D0 – (∆𝑳𝒎𝒂𝒙 × ∆𝑫) ∆𝐿1
D1 = D0 −(∆𝐿𝑚𝑎𝑥 × (D0 – D1))
8,58
D6 = 8,2−(13,8 × 2,95) 1,9
D1 = 8,2 – (13,8 × (8,2 − 5,25))
= 6,37 mm
1,9
= 8,2 – (13,8 × 2,95) =7,81 mm
10,56
D7 = 8,2−( 13,8 × 2,95) = 5,84 mm
3,3
D2 = 8,2 – (13,8 × 2,95) = 7,52 mm
11,88
D8 = 8,2−( 13,8 × 2,95) = 5,55 mm
4,46
D3 = 8,2−(13,8 × 2,95) = 7,25 mm
13,2
D9 = 8,2−(13,8 × 2,95) = 5,4 mm
5,78
D4 = 8,2−(13,8 × 2,95) = 6,69 mm
13.8
D10= 8,2−(13,8 × 2,95) = 5,25 mm
7,1
D5 = 8,2−(13,8 × 2,95) = 6,7 mm
13
𝝅
Mencari nilai Ai, dengan rumus Ai = 𝟒 × Di2 A1
𝜋
= 4 × D12 = 0,785 × 7,812
A6
= 31,84 mm2
= 47,885 mm2
A2
= 0,785 × 7,522
A7
= 0,785 × 7,252
A8
= 0,785 × 6,692
A9
= 0,785 × 6,72 = 35,23 mm2
= 0,785 × 5,42 = 22,89 mm2
= 35,14 mm2
A5
= 0,785 × 5,552 = 24,18 mm2
= 41,26 mm2
A4
= 0,785 × 5,842 = 26,76 mm2
= 44,11 mm2
A3
= 0,785 × 6,372
A10
= 0,785 × 5,252 = 21,64 mm2
14
𝝅
Mencari nilai A0 dengan rumus A0 = 𝟒 × D02, dan mencari nilai σ dengan rumus σi = Pi/A0 σ5 A0
𝝅
= 1380/52,78 = 26,15 Kgf/ mm2
= 𝟒 × D02 = 0,785 × 8,22 = 52,78 mm2
σ6
= 1833/52,78 = 34,73 Kgf/ mm2
σ1
= Pi/A0 = 214,7/52,78
σ7
= 35,92 Kgf/ mm2
= 4,067 Kgf/ mm2 σ2
= 414/52,78
σ8
= 644/52,78
σ9
= 920/52,78 = 17,43 Kgf/ mm2
= 1472/52,78 = 27,89 Kgf/ mm2
= 12,20 Kgf/ mm2 σ4
= 1748/52,78 = 33,12 Kgf/ mm2
= 7,84 Kgf/ mm2 σ3
= 1896/52,78
σ10
= 1242/52,78 =23,5Kgf/mm2
15
Mencari nilai e, dengan rumus e =∆𝑳/𝑳0. untuk mencari L0, rumusnya yaitu L0 = 5,65 × √𝑨0
L0
= 5,65 × √𝐴0
e5
= 7,1/41,05 = 0,173
= 5,65 × √52,78 = 41,05 mm e6 e1
= 0,209
= ∆𝑳/𝑳0 = 1,9/41,05
e7
= 0.046
e2
= 3,3/41,05
= 4,46/41,05
e8
= 5,78/41,05 = 0,141
= 11,88/41,05 = 0,289
e9
= 0,109
e4
= 10,56/41,05 = 0,257
= 0,08
e3
= 8,58/41,05
= 13,2/41,05 = 0,32
e10
= 13,8/41,05 = 0,336
16
Mencari nilai σs dengan rumus, σs = σ (e+1) (sebelum titik ultimate) dan σs = Pi/Ai (setelah titik ultimate)
σs1
= σ (e+1)
σs6
= 4,067 (0,046+1)
= 34,73 (0,209+1) = 42
= 4,25 σs7 σs2
= 7,84 (0,08+1)
= 35,92 (0,257+1) = 45,151
= 8,47 σs8 σs3
σs4
= 12,20 (0,109+1)
= 1748/24,18
= 13,53
= 72,29
= 17,43 (0,141+1)
σs9
= 19,89 σs5
= Pi/Ai
= 26,15 (0,173+1) = 30,67
= 1472/22,89 = 64,31
σs10
= 1242/21,64 = 57,39
17
Mencari nilai ε, dengan rumus ε = ln (e+1) (sebelum titik ultimate) dan ε = ln (e+1) (setelah titik ultimate)
ε1
= ln (e+1)
ε6
= ln (0,046+1)
= ln (0,209+1) = 0,16
= 0,045 ε7 ε2
= ln (0,08+1)
= ln (0,257+1) = 0,23
= 0,077 ε8 ε3
ε4
= ln (0,109+1)
= ln (41,05/24,18)
= 0,10
= 0,53
= ln (0,141+1)
ε9
= 0,13 ε5
= ln (A0/A1)
= ln (0,173+1) = 0,16
= ln (41,05/22,89) = 0,58
ε10
= ln (41,05/21,64) = 0,64
18
2.4 ANALISA Dalam suatu pegujian tarik, material akan dikenai beban tarik. beban tarik yang diberikan dilakukan secara bertahap. Beban yang diberikan harus terus menerus dan perlahan. Beban mulai dari nol sampai beban maksimum saat material yang diuji patah. Material yang diuji atau diberi beban mula-mula akan mengalami pertambahan panjang dan sebanding dengan beban atau gaya yang bekerja pada material tersebut. Pembebanan diberikan pada material berakhir saat spesimen patah. Kesebandingan antara pertambahan panjang dan gaya berlangsung terus menerus sampai material mencapai titik puncak. Sebelum mencapai titik puncak material akan melewati batas proposional atau tegangan luluh dan batas energi. Batas energi tegangan tertinggi yang belum memberikan regangan plastis. Pada saat sampai titik puncak atau menyatakan kekuatan tarik dari beban, yaitu tegangan tertinggi yang masih dapat ditahan oleh material tersebut, material akan mengalami deformasi. Setelah penambahan beban maksimum maka akan terjadi pertambahan panjang dan pengecilan penampang tanpa adanya penambahan beban. Tetapi beban akan turun sampai akhirnya spesimen patah. Ini menunjukkan besar kekuatan material terhadap pengujian tarik tersebut. Bagian tengah material yang diuji merupakan bagian yang menerima tegangan yang uniform dan pada bagian ini terjadi penambahan panjang pada bagian yang dianggap menerima pembebanan. Grafik yang ditunjukkan test report tidak memberikan indikasi karakteristik deformasi logam yang sebenarnya. Kita juga masih harus menghitung tegangan dan regangan pada masing-masing daerah terutama pada kekuatan luluh dan kekuatan tarik. Dan dalam grafik tidak dicantumkan skala, jadi data yang kita buat kurang presisi. Seharusnya dalam grafik dicantumkan angka pada daerah luluh dan puncak. Dan memberikan skala untuk mempermudah perhitungan.
19
BAB III PENGUJIAN IMPAK
3.1 TUJUAN PENGUJIAN Melalui pengujian ini diharapkan mahasiswa dapat mengetahui bahwa pengujian impact dilakukan untuk mengetahui ketangguhan suatu bahan terhadap pembebanan kerja pada suatu temperature kerja tertentu pula. Berikut ini merupakan gambar contoh alat uji Impak :
Spesifikasi: Maker
: Hung Ta
Model
:HT8041 A
Country of Original
: Taiwan
Capacity
: 30 Kgf
Angle of hammer knife edg : 30 0 Life angel of hammer
: 140 0
Weight of hammer (W)
:26,32 Kg
Speed of hammer at impact point
:5m/Sec
Diameter mata pisau (L)
:0.075 m
Panjang lengan Pendulum (R)
:0.647
Gambar. 3.1 Universal Impact Tester ( Sumber : Laboratorium Material ITN Malang )
20
3.2 TEORI DASAR Ketangguhan adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk mematahkan bahan. Suatu bahan ulet dengan kekuatan yang sama denga bahan rapuh akan memerlukan energi perpatahan yang lebih besar dan mempunyai sifat tangguh yang lebih baik. Penurnan ketangguhan dapat berakibat fatal, oleh karena itu ketangguhan perlu diukur atau dikuantifikasikan secara konvensional yang mana hal tersebut dilakukan dengan uji impact/benturan. Ada dua macam pengujian impak yaitu: A. Metode Izod Menggunakan batang impact cantilever. Benda uji izod sangat jarang digunakan pada saat sekarang. Pada benda uji izod mempunyai penampang lintang bujur sangkar atau lingkaran dan bertakik V di dekat ujung yang dijepit. B. Metode Charpy Menggunakan batang impak yang ditumpu pada ujung ujungnya. Benda uji charpy mempunyai luas penampang lintang bujur sangkar dan mengandung tarik V dengan jari-jari dasar 0,25mm dan kedalaman 2mm. Benda uji diletakan dalam tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang tidak bertakik diberi beban impak dengan ayuna bandul. Benda uji akan melengkungdan patah pada laju reganga yang tinggi.
Perbedaan charpy dengan izod adalah peletakan spesimen. Pengujian dengan menggunakan charpy akan lebih akurat karena pada izod pemegang spesimen juga turut menyarap energi, sehingga energi yang terukur bukanlah energi yang mampu diserap material seutuhnya.
Gambar 3.2 macam macam pengujian impak (sumber: buku pedomana material teknik II)
21
3.2.1 SIFAT MEKANIK BAJA KARBON Baja karbon adalah paduan antara Fe dan C dengan kadar C sampai 2,14%. Sifat-sifat mekanik baja karbon tergantung dari kadar C yang dikandungnya. Setiap baja termasuk baja karbon sebenarnya adalah paduan multi komponen yang disamping Fe selalu mengandung unsur-unsur lain seperti Mn, Si, S, P, N, H, yang dapat mempengaruhi sifat-sifatnya. Baja karbon dapat diklasifikasikan menjadi tiga bagian menurut kadar karbon yang dikandungnya, yaitu baja karbon rendah dengan kadar karbon kurang dari 0,25 %, baja karbon sedang mengandung 0,25 – 0,6 % karbon, dan baja karbon tinggi mengandung 0,6 – 1,4 % karbon. Baja ST 42 termasuk kedalam baja karbon rendah. Baja karbon rendah mengandung kurang dari 0,5 % karbon. Kebanyakan dari produk baja ini berbentuk pelat hasil pembentukan roll dingin dan proses anneal. Kandungan karbonnya yang rendah dan mikrostrukturnya yang terdiri dari fasa ferit dan pearlit menjadikan baja karbon rendah bersifat lunak dan kekuatannya lemah namun keuletan dan ketangguhannya sangat baik. Baja karbon rendah kurang responsif terhadap perlakuan panas untuk mendapatkan mikrostruktur martensit maka dari itu untuk meningkatkan kekuatan dari baja karbon rendah dapat dilakukan dengan proses roll dingin maupun karburisasi. Baja ST 42 memiliki kekuatan tarik minimal sebesar 420 Mpa. 3.2.2 PENGUJIAN IMPAK METODE CHARPY Uji impact adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan yang cepat (rapi loading). Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan pengujian tarik dan kekerasan dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi operasi material yang sering ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan datang secara tiba-tiba, contoh deformasi pada bumper mobil saat terjadi tumbukan kecelakaan.
22
Gambar 3.3 pengujian impact metode charpy (sumber: buku pedomana material teknik II)
Usaha yang dipakai untuk mematahkan benda logam per satuan luas penampang pada takikan dinamakan kekuatan impact bahan tersebut. Sebelum dilepas bandul membentuk sudut α dengan sumbu tegak dan setelah memutuskan spesimen mengayun sampai maksimum membuat sudut β dengan sumbu tegak. Sehingga usaha yang dipakai untuk memutuskan bahan tersebut adalah: U=mgh
[joule]
E = W R(sin(α) + cos(β))
[joule]..........................................................................(1)
Dan kekuatan impact: U1 = U/A0
[joule/mm2]
HI = E/A0
[joule/mm2].........................................................................................(2)
Dimana A0 adalah luas penampang atau luas permukaan
3.2.3 TEMPERATUR TRANSISI Temperatur transisi adalah temperatu yang menunjukan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda beda maka akan terlihat pada temperatur tinggi material akan bersifat ulet (ductile) sedangkan pada temperatur rendah material akan bersifat rapuh atau getas (brittle). Fenomena ini berkaitan dengan vibrasi atom atom bahan pada temperatur yang berbeda dimana pada temperatur kamar vibrasi itu berada dalam kondisi kesetimbangan dan selanjutnya akan menjadi tinggi bila temperatir dinaikan (ingatlah bahwa energi panas merupakan suatu driving force terhadap pergerakan partikel atom bahan). 23
Gafik 3.1 kurva temperatur transisi (sumber: buku pedomana material teknik II)
Bentuk kurva (a) merupakan bentuk khas untuk bahan bahan logam, makin rendah temperatur makin kecil harga impact, artinya makin getas dan makin tinggi temperatur, makin besar haraga benturan atau bahan makin liat. Kuva 1, 2, 3, 4, adalah untuk baja karbon yang berturut turut makin besar karbonnya. Harga impact sangat menurun didaerah temperatur sekitar -200 sampai -1000 C temperatur ini sering disebut temperatur transisi.
3.2.4 FAKTOR YANG MEMENGARUHI KEGAGALAN MATERIAL PADA PENGUJIAN IMPAK Notch Notch pada material akan menyababkan terjadinya konsentrasi tegangan pada daerah yang lancip sehingga material lebih mudah patah. Selain itu notch juga akan menimbulkan triaxial stress. Triaxial stress ini sangat berbahaya karena tidak akan terjadi deformasi plastis dan menyebabkan material menjadi getas. Sehingga tidak ada tanda tanda bahwa material akan mengalami kegagalan.
Temperatur Pada temperatur tinggi material akan getas karena pengaruh vibrasi elektronnya yang semakin rendah, begitupun sebaliknya.
Strainrate Jika pembebanan diberikan pada strainrate yang biasa-biasa saja, maka material akan sempat mengalami deformasi plastis, karena pergerakan atomnya (dislokasi). Dislokasi akan bergerak menuju batas butir lalu kemudian patah. Namun pada uji impact, strain rate yang 24
diberikan sangat tinggi sehingga dislokasi tidak sempat bergerak, apalagi terjadi deformasi plastis, sehingga material akan mengalami patah transgular, patahnya ditengah-tengah atom, bukan di batas butir. Karena dislokasi tidak sempat bergerak ke batas butir. Kemudian dari hasil percobaan akan didapatkan energi dan temperatur. Dari data tersebut, kita akan buat diagram ipact terhadap temperatur transisi. Temperatur transisi adalah range temperatur dimana sifat material dapat berubah dari getas keulet jika material dipanaskan. 3.3 PROSEDUR PENGUJIAN 1. Siapkan alat dan bahan
Alat
-impact tester -kompor listrik -jangka sorong -termocaple
Bahan : baja ST42
2. Ukur tinggi, panjang, lebar, dan tinggi takik 3. Panaskan bahan pada kompor listrik sampai suhu bahan yang akan diuji 4. Letakkan bahan pada tempat yang tersedia di impact tester 5. Setting bandul pada sudut α 120o 6. Lepaskan bandul 7. Lihat hasil sudut β 8. Hitung energi dan HI 9. Catat hasil pengujian dan perhitungan pada lembar data pengujian
25
26
3.4 DATA PENGUJIAN 1) Diketahui: T = 280 C, l = 55,4 mm, b = 9,4 mm, t = 9,6 mm, h = 7,95 mm, 𝛼 = 1200. Setelah di uji impak kami mendapatkan 𝛽 = 400. Mencari luas permukaan dengan rumus L = b × h dengan satuan mm2 L
= 9,4 × 7,95 =74,73 mm2
Mencari energi dihitung dengan rumus E = W.R(sin(30) + cos (𝜷)) dengan satuan joule (J). E
= 26,32× 0,647(sin (30) + cos (40)) = 21,56 joule
Mencari nilai HI dihitung dengan rumus HI = E/A0 dengan satuan j/mm2. HI
= 21,56/74,73 = 0,2885 j/mm2
2) Diketahui: T = 1250 C, l = 57,79 mm, b = 9,24 mm, t = 9,24 mm, h = 6,21 mm, 𝛼 = 1200. Setelah di uji impak kami mendapatkan 𝛽 = 690. Mencari luas permukaan dengan rumus L = b × h dengan satuan mm2 L
= 9,24 × 6,21 = 57,38 mm2
Mencari energi dihitung dengan rumus E = W.R(sin(30) + cos (𝜷)) dengan satuan joule (J). E
= 26,32× 0,647(sin (30) + cos (69)) = 14,62 joule
Mencari nilai HI dihitung dengan rumus HI = E/A0 dengan satuan j/mm2. HI
= 14,62/57,38 = 0,2548 j/mm2
27
3) Diketahui: T = 1500 C, l = 56,10 mm, b = 9,75 mm, t = 9,75 mm, h = 7 mm, 𝛼 = 1200. Setelah di uji impak kami mendapatkan 𝛽 = 590. Mencari luas permukaan dengan rumus L = b × h dengan satuan mm2 L
= 9,75 × 7 = 68,25 mm2
Mencari energi dihitung dengan rumus E = W.R(sin(30) + cos (𝜷)) dengan satuan joule (J). E
= 26,32× 0,647(sin (30) + cos (59)) = 17,28 joule
Mencari nilai HI dihitung dengan rumus HI = E/A0 dengan satuan j/mm2. HI
= 17,28/68,25 = 0,2532 j/mm2
4) Diketahui: T = 500 C, l = 55,4 mm, b = 9,5 mm, t = 9,7 mm, h = 7,30 mm, 𝛼 = 1200. Setelah di uji impak kami mendapatkan 𝛽 = 540. Mencari luas permukaan dengan rumus L = b × h dengan satuan mm2 L
= 9,5 × 7,30 = 69,35 mm2
Mencari energi dihitung dengan rumus E = W.R(sin(30) + cos (𝜷)) dengan satuan joule (J). E
= 26,32× 0,647(sin (30) + cos (54)) = 18,52 joule
Mencari nilai HI dihitung dengan rumus HI = E/A0 dengan satuan j/mm2. HI
= 18,52/69,35 = 0,26705 j/mm2
28
5) Diketahui: T = 750 C, l = 55,4 mm, b = 9,3 mm, t = 9,6 mm, h = 8,1 mm, 𝛼 = 1200. Setelah di uji impak kami mendapatkan 𝛽 = 360. Mencari luas permukaan dengan rumus L = b × h dengan satuan mm2 L
= 9,3 × 8,1 = 75,33 mm2
Mencari energi dihitung dengan rumus E = W.R(sin(30) + cos (𝜷)) dengan satuan joule (J). E
= 26,32× 0,647(sin (30) + cos (36)) = 22,29 joule
Mencari nilai HI dihitung dengan rumus HI = E/A0 dengan satuan j/mm2. HI
= 22,29/75,33 = 0,2958 j/mm2
6) Diketahui: T = 1000 C, l = 5,6 mm, b = 9,4 mm, t = 9,6 mm, h = 7,1 mm, 𝛼 = 1200. Setelah di uji impak kami mendapatkan 𝛽 = 630. Mencari luas permukaan dengan rumus L = b × h dengan satuan mm2 L
= 9,6 × 7,1 = 66,74 mm2
Mencari energi dihitung dengan rumus E = W.R(sin(30) + cos (𝜷)) dengan satuan joule (J). E
= 26,32× 0,647(sin (30) + cos (63)) = 16,245 joule
Mencari nilai HI dihitung dengan rumus HI = E/A0 dengan satuan j/mm2. HI
= 16,245/66,74 = 0,2434 j/mm2
29
3.5 ANALISA Dalam pengujian impact benda yang mempengaruhi kekerasan benda atau specimen adalah suhu pada saat pemanasan, jika semakin tinggi suhu pemanasan maka nilai kekerasan suatu benda atau specimen akan semakin tinggi.
30
BAB IV PENGUJIAN KEKERASAN ROCKWELL
4.1 TUJUAN PENGUJIAN Melalui pengujian ini diharapkan mahasiswa dapat mengetahui bahwa pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui kekerasan suatu bahan dengan menggunakan metode pengujian kekerasan sebagai ketahanan terhadap deformasi plastis.
Spesifikasi: Merk : Brevetti AFFRI, di Duruzzea Hardness Tester Serial No. : 3489 01 Model
: 206 RT
Country : Italy
Gambar. 4.1 Rockwell Hardness Tester ( Sumber : Laboratorium Material ITN Malang ) 4.2 TEORI DASAR Uji kekerasan yang paling banyak digunakan di Amerika serikat adalah uji kekerasan rockwell. Hal ini disebabkan oleh sifat sifatnya yaitu cepat, bebas dari kesalahan manusia, mampu membedakan kekerasan baja yang diperkeras, ukuran bekas penekanannya reatif kecil sehingga bagian yang mendapatkan perlakuan panas dapat diuji kekerasannya tanpa menimbulakan kerusakan. Uji ini mengukur kedalaman bekas penekanan pada benda yang konstan sebagai ukuran kekerasan. Pertama diberikan beban awal sebesar 10kgf. Hal ini untuk memperkecil kecenderungan terjadinya penumbukan keatas atau penurunan yang disebabkan olek penekanan. Kemudian diberikan beban yang besar sebagai beban utama,secara otomatis kedalaman bekas penekanan akan terekam pada gauge penunjuk yang menyatakan angka kekerasan. Penunjuk tersebut terdiri dari 100 bagian dan 130 bagian, mempunyai kedalaman penekanan sebesar 0,002032 mm atau 0,0008 inchi. Bila kedalaman masuknya penekanan pada benda uji satu strip berarti kekerasan bahan tersebut sangat tinggi.
31
4.2.1 SIFAT MEKANIK BAJA KARBON Baja karbon adalah paduan antara Fe dan C dengan kadar C sampai 2,14%. Sifat-sifat mekanik baja karbon tergantung dari kadar C yang dikandungnya. Setiap baja termasuk baja karbon sebenarnya adalah paduan multi komponen yang disamping Fe selalu mengandung unsur-unsur lain seperti Mn, Si, S, P, N, H, yang dapat mempengaruhi sifat-sifatnya. Baja karbon dapat diklasifikasikan menjadi tiga bagian menurut kadar karbon yang dikandungnya, yaitu baja karbon rendah dengan kadar karbon kurang dari 0,25 %, baja karbon sedang mengandung 0,25 – 0,6 % karbon, dan baja karbon tinggi mengandung 0,6 – 1,4 % karbon. Baja ST 42 termasuk kedalam baja karbon rendah. Baja karbon rendah mengandung kurang dari 0,5 % karbon. Kebanyakan dari produk baja ini berbentuk pelat hasil pembentukan roll dingin dan proses anneal. Kandungan karbonnya yang rendah dan mikrostrukturnya yang terdiri dari fasa ferit dan pearlit menjadikan baja karbon rendah bersifat lunak dan kekuatannya lemah namun keuletan dan ketangguhannya sangat baik. Baja karbon rendah kurang responsif terhadap perlakuan panas untuk mendapatkan mikrostruktur martensit maka dari itu untuk meningkatkan kekuatan dari baja karbon rendah dapat dilakukan dengan proses roll dingin maupun karburisasi. Baja ST 42 memiliki kekuatan tarik minimal sebesar 420 Mpa.
4.2.2 DASAR PENGUJIAN ROCKWELL Pengujian kekerasan rockwell didasarkan pada kedalaman masuknya penekanan pada benda uji. Makin keras bahan yang akan diuji, makin dangkal masuknya penekanan tersebut. Sebaliknya, makin dalam masuknya penekan pada bahan uji maka bahan uji tersebut makin lunak. Cara rockwell sangat disukai karena dengan cepat dapat diketahui kekerasan tanpa mengukur menghitung seperti cara brinell dan vickers. Nilai kekerasan dapat langsung dibaca setelah beban utama dihilangkan, dimana bebean awal masih menekan bahan tersebut.
32
Gambar 4.2: pengukuran kekerasan rockwell. (sumber: buku pedomana praktikum material teknik II)
Angka-angka kekerasan dari rockwell dapat langsungdibaca pada penunjuk dial indikator yang diperoleh dari ukuran-ukuran dalamnya penekanan dengan rumus sebagai berikut: HR = E-e Dimana: HR E
= nilai kekerasan rockwell (rockwell Hardness)
= konstanta tergantung bentuk indikator
100 untuk penekanan intan 120° 130 untuk penekanan bola baja e
= perbedaan antara dalamnya penembusan, sebelum dan sesudah penambahan beban utama dan beban awal bekerja pada kedua keadaan itu. Uji kekerasan rockwell mempunyai kemampuan ulang (reprooducible) dengan syarat
kondisi yang diperlukan dapat dipenuhi. Hal-hal berikut dapat diterapkan pada uji kekerasan rockwell atau uji kekerasan lain. a. penekan dan landasan harus bersih dan terpasang dengan baik. b. permukaan yang diuji harus bersih dan kering, halus dan bebas dari pengotor. c. permukaan harus datar dan tegak lurus terhadap penekan. d. menguji permukaan silinder memberikan hasil pembacaan rendah. Kesalahan yang terjadi tergantung pada lengkungan, beban penekan dan kekerasan bahan. Pengukuran pada permukaan silinder juga memerlukan koreksi dimana data-data koreksinya secara teoritik dan empirik telah banyak dipublikasikan. e. tebal benda uji harus sedemikian rupa hingga tidak terjadi gembung pada permukaan dibaliknya. Dianjurkan agar tebal benda uji minimal 10x kedalaman bekas penekanan. Pengujian dilakukan pada bahan yang tebalnya satu jenis. 33
f. jarak antara 1 pengujian dengan pengujian berikut harus 3 hingga 5x diameter bekas penekan g. kecepatan penerapan benda harus sama dengan waktu pemberian beban, baik pada pengujian ke-1 maupun pada pengujian selanjutnya. Tanpa pengontrolan beban secara hati-hati dan teratur dapat terjadi variasi harga kekerasan yang cukup besar, terutama pada bahan bahan lunak. Untuk bahan bahan demikian pengembalian tuas beban benar-benar dikembalikan pada posisi yang standart setelah setiap pengujian dilakukan. Cara penulisan hasil pengujian kekerasan Rockwell adalah sebagai berikut:
Gambar 4.3 penulisan hasi pengujian rockwell (sumber: buku pedomana praktikum material teknik II)
Ketebalan benda uji harus cukup besar, untuk menghindari segala akibat penggembungan atau benjolan pada bagian belakang benda uji sebagai akibat dari pembebanan Pusat dari penekanan tidak boleh kurang dari 2½ kali garis tengah. Penekanan dari setiap sisi benda uji tersebut dan dari segala macam penekan lainnya.
34
Tabel 1. Skala kekerasan rockwell Simbol skala
penekan
Beban
Nilai
utama
dari
(kgf)
e
Warna dial
A
intan
60
100
Hitam
B
Bola 1/16”
100
130
merah
C
intan
150
100
hitam
Aplikasi skala
Cemetit, baja tipis, baja sepuh Cu paduan, baja lunak, besi tempa, aluminium paduan, dll Baja, besi tuang keras, TI, Fe tempa pearlitik, dan bahan>HRB 100
D
intan
100
100
hitam
Baja tipis, baja sepuh sedang, Fe tempa peralitik
E
Bola 1/8”
100
130
merah
Fe tuang, aluminium Mg paduan, logam bantalan
F
Bola 1/16”
60
130
merah
G
Bola 1/16”
150
130
merah
H
Bola 1/8”
60
130
merah
Aluminium, seng (Zn), lead (timah hitam)
K
Bola 1/8”
150
130
merah
logam bantalan, logam lunak dan yang tipis
L
Bola ¼”
60
130
merah
Same as L scale
M
Bola ¼”
100
130
merah
Same as L scale
P
Bola ¼”
150
130
merah
Same as L scale
R
Bola ½”
60
130
merah
Same as L scale
S
Bola ½”
100
130
merah
Same as L scale
V
Bola ½”
150
130
merah
Same as L scale
Cu paduan anelin, logam lunak tipis Fe tempa, Cu-Ni-Zn dan Cupro-Ni paduan, diatas HRG 92
(sumber: buku pedomana material teknik II)
Catatan:
1) beban awal untuk skala adalah 10 kgf 2) sudut kerucut intan 1200 ±0,10 dan radiusnya adalah 0,20 mm 3) ATM E18-67 satuan beban dalam kgf, relepan dgn BS891:part1:1962 UK
35
Tabel 2. Data teknis metoda test cara rockwell Kekerasan
Logam yang diuji
brinell (HB)
Baja-baja keras, baja paduan
Diatas 400 HB
Simbol kekerasan skala HR HRC
HRD
HRA Baja paduan, baja karbon, Fe tempa
400—230
Semua baja karbon rendah dan medium, baja lembaran, baja 240—100
HRC HRB HRF
lunak, besi tempa lunak, Cu paduan, Al paduan Tembaga paduan
Dibawah 125
HRE
Paduan magnesium
50—30
HRH
(sumber: buku pedomana material teknik II Tabel 3. Toleransi yang diperkenankan Metoda Rockwell A
Rockwell B
Rockwell C
Rockwell F
Batas kekerasan
Toleransi
60+78 HRA
±2,0 HRA
78+88 HRA
±1,5 HRA
35+60 HRB
±3,0 HRB
60+100 HRB
±2,0 HRB
20+55 HRC
±2,0 HRC
55+70 HRC
±1,5 HRC
60+90 HRF
±3,0 HRF
90+100 HRF
±2,0 HRF
(sumber: buku pedomana material teknik II)
36
Tabel 4.A Minimum thickness guide for selection of scale using the 1/16-in, (1,588-mm) Diameter Ball Indenter Rockwell scale
Minimum thickness
F
B
Hardness
Approximate
reading
hardness B-scaleA
0,56
...
...
...
0,24
0,61
98
72
94
0,26
0,66
91
60
87
0,28
0,71
85
49
80
0,30
0,76
77
35
71
0,32
0,81
69
21
62
0,34
0,86
...
...
52
0,36
0,91
...
...
40
0,38
0,96
...
...
28
0,40
1,02
...
...
...
in
mm
0,22
Hardness reading
Sumber: Annuak book of ASTM standars vol.03.01 (E18 : 120
37
Table 5.A Minimum thickness guide for selection of scales using the 1/16-in, (1,588-mm) Diameter ball indenter Minimum
Rockwell Superficial Scale
thickness
15T
in
mm
Hardness reading
30T Approximate hardness BscaleA
45T
Hardness reading
Approximate hardness BscaleA
Hardness reading
Approximate hardness BscaleA
0,010
0,25
91
93
...
...
...
...
0,012
0,30
86
78
...
...
...
...
0,014
0,36
81
62
80
96
...
...
0,016
0,41
75
44
72
84
71
99
0,018
0,46
68
24
64
71
62
90
0,020
0,51
...
...
55
58
53
80
0,022
0,56
...
...
45
43
43
70
0,024
0,61
...
...
34
28
3
58
0,026
0,66
...
...
...
...
10
45
0,028
0,71
...
...
...
...
4
32
0,030
0,76
...
...
...
...
...
...
Sumber: Annual book of ASTM standars vol.03.01 (E18 : 121)
Table 6. Approximate hardness conversion numbers for non-austenitic steels (Rockwell B Hardness Range)A,B Rockwell superficial Brinell
Rockwell
Hardness
Hardness
Vickers
Number
Hardness
100-kgf
Number
(HRB)
(HV)
Number 3000-kgf 10-mm ball
Knoop
Rockwell
Hardness
A hardness
Number
number
500-gf
60-kgf
And over
(HRA)
hardness number
Rock well F
14-T
30-T
45-T
Hardness
scale
Scale
Scale 45-
number
15-
30-
kgf,(HR
60-kgf
kgf,(HR
kgf,
45-t)
(HRA)
15-T)
(HR
Rockwel hardness number 100kgf,(HRB)
30-T)
100
240
240
251
61.5
…
93.1
83.1
72.9
100
99
234
234
246
60.9
…
92.8
82.5
71.9
99
98
228
228
241
60.2
…
92.5
81.8
70.9
98
97
222
222
236
59.5
…
92.1
81.1
69.9
97
96
216
216
231
58.9
…
91.8
80.4
68.9
97
95
210
210
226
58.3
…
91.5
79.8
67.9
95
94
205
205
221
57.6
…
91.2
79.1
66.9
94
38
93
200
200
216
57.0
…
90.8
78.4
65.9
93
92
195
195
211
56.4
…
90.5
77.8
64.8
92
91
190
190
206
55.8
…
90.2
77.1
63.8
91
90
185
185
201
55.2
…
89.9
76.4
62.8
90
89
180
180
196
54.6
…
89.5
75.8
61.8
89
88
176
176
192
54.0
…
89.2
75.1
80.8
88
87
172
172
188
53.4
…
88.9
74.4
59.8
87
86
169
169
184
52.8
…
88.6
74.8
58.8
86
85
165
165
180
52.3
…
88.2
73.1
57.8
85
84
162
162
176
51.7
…
87.9
72.4
56.8
84
83
159
159
173
51.1
…
87.6
71.8
55.8
83
82
156
156
170
50.6
…
87.3
71.1
54.8
82
81
153
153
167
50.0
…
86.9
70.4
53.8
81
80
150
150
164
49.5
…
86.6
69.7
52.8
80
79
147
147
161
48.9
…
86.3
69.1
51.8
79
78
144
144
158
48.4
…
86.0
68.4
50.8
78
77
141
141
155
47.9
…
85.6
67.7
49.8
77
76
139
139
152
47.3
…
85.3
67.1
48.8
76
75
137
137
150
46.8
99.6
85.0
66.4
47.8
75
74
135
135
147
46.3
99.1
84.7
65.7
46.8
74
73
132
132
145
45.8
98.5
84.3
65.1
45.8
73
72
130
130
143
45.3
98.0
84.0
64.4
44.8
72
71
127
127
141
44.8
97.4
83.7
63.7
43.8
71
70
125
125
139
44.3
96.8
83.4
63.1
42.8
70
69
123
123
137
43.8
96.2
83.0
62.4
41.8
69
68
121
121
135
43.3
95.6
82.7
61.7
40.8
68
67
119
119
133
43.8
95.1
82.4
61.0
39.8
67
66
117
117
131
42.3
94.5
82.1
60.4
38.7
66
65
116
116
129
41.8
93.9
81.8
59.7
37.7
65
64
114
114
127
41.4
93.4
81.4
59.0
36.7
64
63
112
112
125
40.9
92.8
81.1
58.4
35.7
63
62
110
110
124
40.4
92.2
80.8
57.7
34.7
62
61
108
108
122
40.0
91.7
80.5
57,0
33.7
61
60
107
107
120
39.5
91.1
80.1
56.4
32.7
60
59
106
106
118
39.0
90.5
79.8
55.7
31.7
59
39
58
104
104
117
38.6
90.0
79.5
55.0
30.7
58
57
103
103
115
38.1
89.4
79.2
54.4
29.7
57
56
101
101
114
37.7
88.8
78.8
53.7
28.7
56
55
100
100
112
37.2
88.2
78.5
53.0
27.7
55
54
…
…
111
38.8
87.7
78.2
52.4
26.7
54
53
…
…
110
38.3
87.1
77.9
51.7
25.7
53
52
…
…
109
35.9
86.5
77.5
51.0
24.7
52
51
…
…
108
35.5
86.0
77.2
50.3
23.7
51
50
…
…
107
35.0
85.4
76.9
49.7
22.7
50
49
…
…
106
34.8
84.8
76.6
49.0
21.7
49
48
…
…
105
34.1
84.3
76.2
48.3
20.7
48
47
…
…
104
33.7
83.7
75.9
47.7
19.7
47
46
…
…
103
33.3
83.1
75.6
47.0
18.7
46
45
…
…
102
32.9
82.6
75.3
46.3
17.7
45
44
…
…
101
32.4
82.0
74.9
45.7
16.7
44
43
…
…
100
32.0
81.4
74.6
45.0
15.7
43
42
…
…
99
31.6
80.8
74.3
44.3
14.7
42
41
…
…
98
31.2
80.3
74.0
43.6
13.6
41
30
…
…
97
30.7
79.7
73.6
43.0
12.6
40
39
…
…
96
30.3
79.1
73.3
42.3
11.6
39
38
…
…
95
29.9
78.6
73.0
41.0
10.6
38
37
…
…
94
29.5
78.0
72.7
41.6
9.6
37
36
…
…
93
29.1
77.4
72.3
40.3
8.6
36
35
…
…
92
28.7
76.9
72.0
39.6
7.6
35
34
…
…
91
28.2
76.3
71.7
39.0
6.6
34
33
…
…
90
27.8
75.7
71.4
38.3
5.6
33
32
…
…
89
27.4
75.2
71.0
38.6
4.6
32
31
…
…
88
27.0
74.6
70.7
37.0
3.6
31
30
…
…
87
26.6
74.0
70.4
37.3
2.6
30
Sumber: annual book of ASTM standars vol.03.01 (E410 : 283)
40
4.3 PROSEDUR PENGUJIAN 1. Siapkan alat dan bahan
Alat
:
-heat treatment furnace -rockwell hardness tester
Bahan : baja ST42
2. Letakkan bahan pada dapur, untuk bahan yang mendapat perlakuan panas 3. Bahan tidak mendapat perlakuan panas atau hanya dengan suhu ruangan (280C) dan juga tidak ada holding 4. Gosok permukaan bahan yang akan diuji sampai mengkilap atau halus 5. Letakkan bahan uji pada alat penguji 6. Setting alat uji 7. Lakukan pengujian 8. Catat hasil pengujian
41
4.4 DATA PENGUJIAN Dari hasil pengujian kekerasan dengan metode Rockwell dan melakukan tiga kali percobaan pada bahan uji maka mendapatkan hasil sebagai berikut: 1. Gaya
: 100 kg
Kekerasan 2. Gaya
: 84 HRB : 100 kg
Kekerasan 3. Gaya
: 88 HRB : 100 kg
Kekerasan
: 85 HRB
Grafik 4.1 PENGARUH PENDINGINAN PADA SAAT PROSES PEMANASAN, TERHADAP KEKERASAN 86 84
Kekerasan
82 80
kekerasan
78 76 74 72 70 68 66 64 28(udara)
800(air)
800(air)
850(oli)
900(oli)
950(air)
suhu
42
4.5 ANALISA Dari pengujian rokwell benda dipanaskan terlebih dahulu sesuai dengan tempratur, Setelah dipanaskan benda diuji. data pada sub bab sebelumnya menunjukan bahwa kekerasan yang didapat berbeda, ini menunjukan dalam mengukur memang harus banyak diambil sampel untuk hasil yang mendekati akurat.dan selain itu cara pendinginan benda atau specimen juga dapat mempengaruhi kekerasan suatu benda atau specimen.
43
BAB V PENUTUP
5.1 KESIMPULAN a.
Pengujian Tarik Setiap logam yang diuji tarik mempunyai besar pertambahan panjang berbeda-beda,
kandungan unsur-unsur paduan logam sangat mempengaruhi ketahannnya terhadap beban puntir, tarik maupun tekan. Apabila logam tersebut dipakai dalam konstruksi yang mempengaruhi oleh besarnya beban tarik maka sebaliknya kandungan unsur-unsur diperhatikan agar memperoleh harga kekerasan dan keuletan yang seimbang. Dari hasil percobaan pengujian tarik yang telah dilakukan, maka didapatkan beberapa kesimpulan, antara lain: 1.
Pada uji coba ini kita menguji ketahanan material aluminium (Al) sejauh mana pertambahan panjangnya dan bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tarikan, berdasarkan hasil percobaan dan dari grafik kurva uji tarik , aluminium mengalami pertambahan panjang dan pengecilan diameter.
2.
Pada saat pengujian , spesimen melewati tiga tahap sebelum patah yaitu tahap deformasi elastis, tahap deformasi plastis, dan tahap necking
3.
Sifat material yang didapat dari uji tarik antara lain: kekuatan, ketangguhan, keuletan, dan modulus elastisitas
b.
Pengujian Impact Suatu logam yang dibuat dengan unsur-unsur yang sama akan mempunyai daya
ketahanan terhadap beban yang diberikan bervariasi. Hal ini disebabkan oleh suhu pemanasan yang diberikan saat pengerjaan. Demikian pula temperatur pemanasan akan mempengaruhi sifat-sifat permukaan patahan pada logam tersebut, seperti getas, kristal atau ulet (serat). Berdasarkan percobaan uji impak yang telah dilakukan, maka didapatkan beberapa kesimpulan, antara lain: 1.
semakin tinggi temperatur yang diberikan, maka keuletan dan persen perpatahan benda uji akan meningkat.
2.
semakin rendah harga impak maka jenis perpatahan yang terjadi akan semakin getas
44
c. Pengujian kekerasan rockwell Suatu logam yang diuji kekerasan mempunyai nilai kekerasan yang berbeda-beda tergantung temperatur pemanasan, pendingin, dan rata tidaknya material. Berdasarkan percobaan uji kekerasan rockwell diperoleh beberapa kesimpulan, antara lain: 1.
baja ST 42 diuji tanpa melalui perlakuan panas (suhu 280) dan diberikan beban sebesar 100kg menghasilkan kekerasan HB sebesar 84 HRB
2.
baja ST 42 diuji melalui perlakuan panas terlebih dahulu dengan suhu 8000C dengan pendingin air menghasilkan kekerasan sebesar 100 HRB
3.
baja ST 42 diuji melalui perlakuan panas terlebih dahulu dengan suhu 8500C dengan pendingin oli menghasilkan kekerasan sebesar 73 HRB
4.
baja ST 42 diuji melalui perlakuan panas terlebih dahulu dengan suhu 9500C dengan pendingin air menghasilkan kekerasan sebesar 78 HRB
5.2 SARAN 1. Dalam beberapa percobaan perlu ditingkatkan ketelitian dalam pengukuran untuk mendapatkan hasil pengujian yang benar-benar sesuai dengan teori tentang logam. 2.
Untuk ini setiap pratikum diharapkan sebelumnya sudah menguasai teori-teorinya agar dalam pelaksanan pengujian bisa berjalan sesuai dengan yang diharapkan.
3.
Agar menjamin kerja pratikum sebaiknya alat-alat pratikum yang membutuhkan ketelitian tinggi perlu ditambah jumlahnya.
4.
Pada proses pemanasan, hendak temperatur yang digunakan sesuai dengan benda kerja yang digunakan agar hasil pratikum yang diperoleh memenuhi syarat dari Heat Tretmeant.
5.
Untuk memperoleh hasil percobaan yang memuaskan maka sesuatu percobaan hendaknya dilakukan berkali-kali.
45
DAFTAR PUSTAKA
Djaprie, S. (1987). ilmu dan teknologi bahan. Jakarta: Erlangga. Sujana, W. Metalurgi Fisik. Surdia, T. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta. Widodo, B. Panduan Praktikum. Gorrybeud.blogspot.con/2013/05sifat-sifat-teknis-aluminium.html
46
