Laporan Uji Kekerasan Fix [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM UJI KEKERASAN ROCKWELL



Disusun Oleh :



Farhan Nurrazaq Sembodo



4.21.17.0.09 ( MS 2A )



Fauzi imam Fandhowi



4.21.17.0.10 ( MS 2A )



Henidiar Amru Ferdiansyah



4.21.17.1.10 ( MS 2B )



Heri Kurniawan



4.21.17.1.11 ( MS 2B )



Ikrom Mulana



4.21.17.1.12 ( MS 2B )



PROGAM STUDI SARJANA TERAPAN TEKNIK MESIN PRODUKSI DAN PERAWATAN JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI SEMARANG



LEMBAR PENGESAHAN Judul Praktikum



: UJI KEKERASAN ROCKWEL



Penyusun Laporan



: 1.



Farhan Nurrazaq Sembodo



4.21.17.0.09 ( MS 2A )



2.



Fauzi imam Fandhowi



4.21.17.0.10 ( MS 2A )



3.



Henidiar Amru Ferdiansyah



4.21.17.1.10 ( MS 2B )



4.



Heri Kurniawan



4.21.17.1.11 ( MS 2B )



5.



Ikrom Mulana



4.21.17.1.12 ( MS 2B )



Waktu Pelaksanaan : Hari , Tanggal : Jumat, 3 & 10 Mei 2019 Tempat



: Laboratorium Fenomena Bahan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang



Dengan ini telah melakukan praktikum dan pengamatan pada setiap percobaan sesuai prosedur mata kuliah Fenomena Bahan 1 dan dinyatakan telah memenuhi syarat.



Mengetahui, Dosen Pembimbing



Nanang Budi Sriyanto,S.T.,M.Eng. NIP. 196505301990031001



Kata Pengantar



Segala puji dan syukur tidak henti-hentinya kita panjatkan kehadirat Allah Swt yang telah memberikan rahmat, nikmat dan anugerah-Nya sehingga Laporan Praktikum UJI KEKERASAN ROCKWELL ini dapat terselesaikan dengan baik, meski jauh dari kata sempurna. Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan terlihat dalam proses pembuatan Laporan Praktikum UJI KEKERASAN ROCKWELL ini, terkhusus kepada: 1. Kepada Bapak Nanang Budi Sriyanto,S.T.,M.Eng, selaku dosen pengampu mata kuliah Praktikum Uji Kekerasan Rockwell. 2. Kepada segenap asisten laboratorium Uji Kekerasan Rockwell yang tetap sabar untuk melayani kelompok kami dalam berlangsungnya praktikum. 3. Kepada para orangtua yang tak pernah putus mendoakan agar kuliah kami berjalan dengan baik. 4. Dan seluruh teman-teman yang berkenan membantu hingga Laporan Praktikum Kimia ini dapat selesai. Demikianlah Laporan Praktikum Uji Kekerasan Rockwell kami buat dengan sepenuh hati. Tidak lupa kritik dan saran kami harapkan agar laporan ini dapat menjadi lebih baik lagi.Semoga laporan ini bisa bermanfaat bagi semua dan terkhusus bagi selaku penulis. Terima Kasih.



Semarang, Mei 2019



Penyusun



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Pengujian kekerasan merupakan pengujian yang relatif mudah dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik suatu material. Sifat mekanik ini sangaterat kaitanya dengan performa dari suatu material, jika sifat mekanik tersebut bagus maka performa dari suatu material bagus pula. . Makna nilai kekerasan suatu material berbeda untuk kelompok bidang ilmu yang berbeda. Bagi insinyur metalurgi nilai kekerasan adalah ketahanan material terhadap penetrasi sementara untuk para insinyur desain nilai tersebut adalah ukuran dari tegangan air, untuk insinyur lubrikasi kekerasan berarti ketahanan terhadap mekanisme keausan, untuk para insinyur mineralogi nilai itu adalah ketahanan terhadap goresan, dan untuk para mekanik workshop lebih bermakna kepada ketahanan material terhadap pemotongan dari alat potong. Uji keras dapat digunakan sebagai metode untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas dan perlakuan dingin terhadap material. Material yang telah mengalami Cold Working, Hot Working, dan Heat Treatment, dapat diketahui perubahan kekuatan, dengan mengukur kekerasan permukaan suatu material. Sehingga dengan uji keras, kita dapat dengan mudah melakukan quality control terhadap suatu material.



1.2



Tujuan a. Menjelaskan cara uji kekerasan logam lunak dengan menggunakan alat uji kekerasan dengan metode Rockwell B (HRB). b. Menilai angka kekerasan logam berdasarkan skala Rockwell B (HRB). c. Menjelaskan cara uji kekerasan logam keras dengan menggunakan alat uji kekerasan denga metode Rockwell C (HRC). d. Menilai angka kekerasan logam berdasarkan skala Rockwell C (HRC).



1.3



Manfaat a. Mengetahui angka kekerasan suatu bahan. b. Memahami dan tahu terhadap cara kerja alat pengujian kekerasan. c. Mengetahui angaka kekerasan suatu bahan. d. Memahami hubungan antara perancangan suatu alat dengan angka kekerasan suatu bahan



BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Uji Kekerasan Pengujian kekerasan adalah kemampuan suatu bahan terhadap beban dalam perubahan yang tetap. Dengan melakukan tekanan pada benda yang diuji maka dapat dianalisis seberapa besar tingkat kekerasan dari bahan tersebut melalui besarnya beban yang diberikan terhadap luas bidang yang menerima pembebanan tersebut. ketahanan material tersebut terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Penekanan tersebut dapat berupa mekanisme penggoresan (scratching), pantulan ataupun indentasi dari material keras terhadap suatu permukaan benda uji.Berdasarkan mekanisme penekanan tersebut, dikenal 3 metode uji kekerasan yaitu: 1. Metode gores Metode ini tidak banyak lagi digunakan dalam dunia metalurgi dan material lanjut, tetapi masih sering dipakai dalam dunia mineralogy. Metode ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs yang membagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala (yang kemudian dikenal sebagai skala Mohs). Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang paling rendah, sebagaimana dimiliki oleh material talk, hingga skala 10 sebagai nilai kekerasan tertinggi, sebagaimana dimiliki oleh intan. Dalam skala Mohs urutan nilai kekerasan material di dunia ini diwakili oleh: Talc, Orthoclase Gipsum, Quartz, Calcite,Topaz, Fluorite, Corundum, Apatite, Diamond (intan).Prinsip pengujian bila suatu mineral mampu digores oleh Orthoclase tetapi tidak mampu digores oleh Apatite, maka kekerasan mineral tersebut berada antara Apatite dan Orthoclase. Berdasarkan hal ini, jelas terlihat bahwa metode ini memiliki kekurangan utama berupa ketidakakuratan nilai kekerasan suatu material. Bila kekerasan mineral-mineral diuji dengan metode lain, ditemukan bahwa nilai-nilainya berkisar antara 1-9 saja, sedangkan nilai 9-10 memiliki rentang yang besar. 2. Metode elastik/pantul (rebound) Dengan metode ini, kekerasan suatu material ditentukan oleh alat Scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan benda uji. Tinggi pantulan (rebound) yang dihasilkan mewakili kekerasan benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut, yang ditunjukkan oleh dial pada alat pengukur,maka kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi. 3. Metode indentasi/tekanan Tipe pengetesan kekerasan material/logam ini adalah dengan mengukur tahanan plastis dari permukaan suatu material komponen konstruksi mesin dengan specimen standar terhadap “penetrator”.



2.2 Metode Uji Kekerasan Berikut beberapa metode yang digunakan untuk pengetesan ketahanan permukaan yang dikenal adalah: a. Ball indentation test (Brinel)



Pengujian kekerasan dengan metode ini bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (indentor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (speciment). Idealnya, pengujian ini diperuntukan bagi material yang memiliki kekerasan Brinell sampai 400 HB, jika lebih dari nilai tersebut maka disarankan menggunakan metode pengujian Rockwell ataupun Vickers. Angka Kekerasan Brinell (HB) didefinisikan sebagai hasil bagi koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam millimeter persegi.Indentor (bola baja) biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten. Jika diameter Indentor 10 mm maka beban yang digunakan (pada mesin uji) adalah 3000 N sedang jika diameter Indentornya 5 mm maka beban yang digunakan (pada mesin uji) adalah 750 N. b. Pyramida indentation (Vickers)



Vickers adalah hamper sama dengan uji kekerasan Brinell saja dapat mengukur sekitar 400 VHN. Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap intan berbentuk piramida dengan sudut puncak 136 Derajat yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut. Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan



(injakan) bola baja (A) dalam millimeter persegi. Secara matematis dan setelah disederhanakan, HV sama dengan 1,854 dikalikan beban uji (F) dibagi dengan diagonal intan yang dikuadratkan.Beban uji (F) yang biasa dipakai adalah 5 N per 0,102;10 N per 0,102; 30 N per 0,102; dan 50 N per 0,102 c. Cone indentation test (Rockwell)



Rockwell merupakan metode yang paling umum digunakan karena simple dan tidak menghendaki keahlian khusus. Digunakan kombinasi variasi indenter dan beban untuk bahan metal dan campuran mulai dari bahan lunak sampai keras. Indenter: Bola baja keras Ukuran 1/16, 1/8, ¼, ½ inci (1,588; 3,175; 6,350; 12,70 mm). Intan kerucut Hardness number (nomor kekerasan) ditentukan oleh perbedaan kedalaman penetrasi indenter, dengan cara memberi beban minor diikuti beban major yang lebih besar. Berdasarkan besar beban minor dan major, uji kekerasan Rockwell dibedakan menjadi: Rockwell Beban minor : 10 kg Beban major : 60,100,150 kg. Rockwell superficial Beban minor:3 kg, Beban major:15, 30, 45 kg. Skala kekerasan:



Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah: a.HRA (Untuk material yang sangat keras) b.HRB (Untuk material yang lunak). Indentor berupa bola baja dengan diameter 1/16 inchi dan beban uji 100 Kgf. c.HRC (Untuk material dengan kekerasan sedang). Indentor berupa kerucut intan dengan sudut puncak 120 derajat dan beban uji sebesar 150 Kgf. Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (speciment) yang berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut. d. Uji kekerasan mikro Pada pengujian ini indentornya menggunakan intan kasar yang dibentuk menjadi piramida.Bentuk lekukan intan tersebut adalah perbandingan diagonal panjang dan pendek dengan skala 7:1.Pengujian ini untuk menguji suatu material adalah dengan menggunakan beban statis.Bentuk indentor yang khusus berupa knop memberikan kemungkinan membuat kekuatan yang lebih rapat dibandingkan dengan lekukan Vickers.Hal ini sangat berguna khususnya bila mengukur kekerasan lapisan tipis atau mengukur kekerasan bahan getas dimana kecenderungan menjadi patah sebanding dengan volume bahan yang ditegangkan.Hardenability adalah sifat yang menentukan dalamnya daerah ogam yang dapat dikeraskan.Pendinginan yang terlalu cepat dapat dihindarkan arena dapat menyebabkan permukaan logam (baja) retak. Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan sebuah benda (benda kerja) terhadap penetrasi/daya tembus dari bahan lain yang lebih keras (penetrator). Kekerasan merupakan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh unsur. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil kekerasan dalam perlakuan panas antara lain: komposisi kimia, langkah perlakuan panas, aliran pendinginan, temperature pemanasan, dan lain-lain.Proses hardening cukup banyak dipakai di industri logam atau bengkel-bengkel logam lainnya. Alat-alat permesinan atau komponen mesin banyak yang harus dikeraskan supaya tahan terhadap tusukan atau tekanan dan gesekan dari logam lain, misalnya roda gigi, poros-poros dan lain-lain yang banyak dipakai pada benda bergerak. Dalam kegiatan produksi, waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan suatu produksi adalah merupakan masalah yang sangat sering dipertimbangkan dalam industry dan selalu dicari upaya-upaya untuk mengoptimalkannya .Pengoptimalan ini dilakukan mengingat bahwa waktu (lamanya) menyelesaikan suatu produk adalah berpengaruh besar terhadap biaya produksi. Hardening dilakukan untuk memperoleh sifat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit/strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang terjadi akan tergantung pada temperature pemanasan (temperature autenitising), holding time dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagian penampang yang menjadi keras banyak tergantung pada hardenability.



BAB III METODE PERCOBAAN 3.1



Alat Dan Bahan 3.1.1 Alat a. Alat uji kekerasan



b. Penetator bola baja 1/16” untuk metode Rockwell B.



c. Penetator kerucut intan bersudut puncak 120° untuk Rockwell C.



d. Mesin penggerinda



3.1.2 Bahan a. ST 37



f. Spesial K



b. EMS 45



g. Kuningan



c. Besi Cor



h. Alumunium



d. Amutit



i. Tembaga



e. Silver Steel 3.2



Langkah Pengujian a. Persiapan benda uji 1. Yakinkan bagian permukaan yang akan diuji betul-betul rata dan halus. 2. Untuk permukaan uji berbentuk lengkung / bagian silindris, ratakan secukupnya dengan Kikir atau gerinda lebih dahulu lalu diamplas. b. Pengujian 1.Pasang landasan benda uji pada dudukannya. 2. Letakkan bend uji pada landasan. 3. Pastikan tuas pada posisi 1. 4. Pasang penetrator (bola baja berdiameter 1/16” untuk HRB atau kerucut intan 120° untuk HRC) pada pemegangnya dengan mengencangkan baut dengan kunci L. 5. Pilih beban utama dengan cara memutar pengatur beban berdasarkan tabel 1. 6. Gerakkan tuas keposisi 2. Pada posisi 2 jarum pada peraga telah berputar. 7. Cekam lah benda uji dengan cara memutar roda tangan hingga benda uji bergerak Naik dan berimpit dengan klem. 8. Berakkan tuas keposisi 3 secara perlahan sebagai pembebanan awal. 9. Atur jarum penunjuk pada peraga pada posisi 0 untuk menghilangkan beban awal



sesuai dengan metode yang digunakan pada mesin ini hanya tersedia



metode Rockwell B dan C.



10. Gerakkan tuas keposisi 4 secara perlahan sebagai beban utama, jarum pada peraga akan bergerak setelah jarum berhenti tunggulah selama 15-20 detik



11. Gerakkan tuas keposisi 3 perlahan-lahan. 12. Bacalah angka kekerasannya pada angka yang ditunjukkan oleh jarum Penunjuk pada peraga. 13. Kembalikan tuas keposisi 2 secara perlahan. 14. Lakukan pengujian minimal 3 kali dengan cara menggeser benda uji. Masukkan data pengujian pada lembar data hasil percoban. 15. Jika pengujian telah selesai ambillah penetrator dengan cara mengambil benda uji terlebih dahulu, lalu putar tuas keposisi 1. Bukalah dengan kunci L Kembalikan semua peralatan dalam keadaan bersih dan lengkap seperti semula.



BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1 Data Hasil Pengujian 4.1.1 Data Hasil Pengujian HRB Benda No Uji HRB (Rockwell B) 1 74 ST 37 2 75.9 3 74.9 Rata-rata 74.93 1 59.7 Kuningan 2 56.9 3 52 Rata-rata 56.2 1 67.9 Besi Tuang 2 66.8 3 69.8 Rata-rata 68.2 1 78 EMS 2 78.5 3 79 Rata-rata 78.5 1 20.8 Tembaga 2 22 3 20.2 Rata-rata 21 1 50.4 Alumunium 2 51.2 3 53.5 Rata-rata 51.7 1 78.9 Spesial K 2 80.2 3 80.9 Rata-rata 80 1 73.8 Silver Steel 2 76.1 3 74.7 Rata-rata 74.9 1 59.7 Amutit 2 62.2 3 64.2 Rata-rata 62.03



4.1.2 Data Hasil Pengujian HRC (Benda yang sudah dikeraskan) Benda EMS



No Uji 1 2 3



Rata-rata Silver Steel



1 2 3



Rata- rata Spesial K Rata-rata



1 2 3



HRC (Rockwell C) 48.9 54 57.2 53.37 63.5 62 65 63.5 41.5 44.1 40 41.87



4.2 Pembahasan Salah satu karakter mekanik dari material logam adalah dengan uji kekerasan. Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu logam terhadap identasi (penekanan). Pengujian dilakukan pada 3 titik yang berbeda dalam satu benda uji dan dalam percobaan ini digunakan 10 specimen yaitu : alumunium, kuningan, tembaga, silversteel, special K, ems45, amutit besi cor/tuang, dan ST37. Pada bahan lunak menggunakan penetrator bola baja 116 inci (HRB) dengan jenis specimen yaitu alumunium, kuningan, tembaga. Nilai tertinggi ditunjukan pada Spesial K dengan rata rata 80 HRB dan yang terendah ditunjukan pada tembaga dengan rata rata 21 HRB. Pada bahan yang sudah dikeraskan menggunakan penetrator kerucut intan ( HRC) dengan jenis specimen yaitu silversteel, special K, EMS45. Nilai tertinggi ditunjukan pada Silver steel dengan rata rata 63.5 HRC dan yang terendah ditunjukan pada special K dengan ratarata 41, 87 HRC. Untuk pembebanan yang diberikan pada penetrator bola1/6 inch ( untuk bahan lunnak ) diberikan beban 100kg , untuk penetrator intan ( untuk bahan yang sudah dikeraskan ) diberikan beban 150kg. Pada hasil kekerasan suatu baja di tiga titik yang berbeda selalu ada penyimpangan yang terjadi, karena struktur mikro dari baja paduan tersebut tidak selalu sama pada setiap titik. Contohnya pada Kuningan, paduan logan besi dan tembaga distrbusi paduan di setiap titik belum tentu sama. Begitu juga dengan logam – logam paduan yang lain.



BAB V PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dari hasil praktikum uji kekerasan pada bahan lunak material terkeras dimiliki oleh Spesial K dan terendah kekerasanya adalah tembaga, sedangkan pada bahan yang sudah dikeraskan material terkeras dimiliki oleh Silver Steel dan terendah kekerasanya adalah spesial K. Nilai kekerasan tersebut dapat dilihat berdasarkan beda kedalaman yang ditimbulkan oleh permukaan material. Kekerasan suatu material dipengaruhi oleh kemurnian bahan atau distribusi paduan logam Nilai kekerasan juga dapat dilihat berdasarkan angka kekerasan yang tertera pada mesin uji. Semakin tinggi angka yang tertera pad percobaan, maka semakin tinggi kekerasan loga tersebut.



4.2 Saran Kesalahan dalam pengukuran dapat terjadi dikarenakan faktor kerataan yang berbeda beda, maka saat menghaluskan benda harus serata mungkin agar hasil pengujian sama saat di uji di beberapa titik.