Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties)
dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk
material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force),
dalam hal ini bidang keilmuan yang berperan penting mempelajarinya adalah Ilmu
Bahan Teknik (Metallurgy Engineering).
Kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban
identasi atau penetrasi (penekanan). Didunia teknik, umumnya pengujian
kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni :
1. Brinnel (HB / BHN)
2. Rockwell (HR / RHN)
3. Vikers (HV / VHN)
4. Micro Hardness (Namun jarang sekali dipakai-red)
Pemilihan masing-masing skala (metode pengujian) tergantung pada :
a. Permukaan material
b. Jenis dan dimensi material
c. Jenis data yang diinginkan
d. Ketersedian alat uji
1. Brinnel
Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan
suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor)
yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (speciment). Idealnya,
pengujian Brinnel diperuntukan bagi material yang memiliki kekerasan Brinnel
sampai 400 HB, jika lebih dati nilai tersebut maka disarankan menggunakan
metode pengujian Rockwell ataupun Vickers. Angka Kekerasan Brinnel (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 milimeter persegi. Identor (Bola baja) biasanya
telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten.
Jika diameter Identor 10 mm maka beban yang digunakan (pada mesin uji) adalah
3000 N sedang jika diameter Identornya 5 mm maka beban yang digunakan (pada
mesin uji) adalah 750 N. Dalam Praktiknya, pengujian Brinnel biasa dinyatakan
dalam (contoh ) : HB 5 / 750 / 15 hal ini berarti bahwa kekerasan Brinell hasil
pengujian dengan bola baja (Identor) berdiameter 5 mm, beban Uji adalah sebesar
750 N per 0,102 dan lama pengujian 15 detik. Mengenai lama pengujian itu
tergantung pada material yang akan diuji. Untuk semua jenis baja lama pengujian
adalah 15 detik sedang untuk material bukan besi lama pengujian adalah 30
detik.
2. Vickers
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
milimeter 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
0,102N dan 50 per 0,102 N. Dalam Praktiknya, pengujian Vickers biasa dinyatakan
dalam (contoh ) : HV 30 hal ini berarti bahwa kekerasan Vickers hasil pengujian
dengan beban uji (F) sebesar 30 N per 0,102 dan lama pembebanan 15 detik.
Contoh lain misalnya HV 30 / 30 hal ini berarti bahwa kekerasan Vickers hasil
pengujian dengan beban uji (F) sebesar 30 N per 0,102 dan lama pembebanan 30
detik.
3. Rockwell
Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah :
a. HRa (Untuk material yang sangat keras)
b. HRb (Untuk material yang lunak). Identor berupa bola baja dengan diameter
1/16 Inchi dan beban uji 100 Kgf.
c. HRc (Untuk material dengan kekerasan sedang). Identor berupa Kerucut intan
dengan sudut puncak 120 derjat 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.
Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat
mekanik (Mechanical
properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus
diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami
pergesekan (frictional force)
dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu
material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari
material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material
tersebut tidak dapat kembali ke bentuknya semula. Lebih ringkasnya kekerasan
didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi
atau penetrasi (penekanan).
Mengapa
diperlukan pengujian kekerasan?
Di dalam aplikasi manufaktur, material dilakukan pengujian
dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material
baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki
spesifikasi kualitas tertentu.
Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam
metode pengujian kekerasan, yakni :
1.
Brinnel (HB / BHN)
Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk
menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap
bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut
(spesimen). Idealnya, pengujian Brinnel diperuntukan untuk material yang
memiliki permukaan yang kasar dengan uji kekuatan berkisar 500-3000 kgf.
Identor (Bola baja) biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat
dari bahan Karbida Tungsten.
Uji kekerasan brinnel
dirumuskan dengan :
Dimana
:
D
= Diameter bola (mm)
d = impression diameter (mm) F = Load (beban) (kgf) HB = Brinell result (HB) |
|
2.
Rockwell (HR / RHN)
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan
kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor
berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material
uji tersebut.
Gambar 3 Pengujian Rockwell |
Untuk
mencari besarnya nilai kekerasan dengan menggunakan metode Rockwell
dijelaskan pada gambar 4, yaitu pada langkah 1 benda uji ditekan oleh
indentor dengan beban minor (Minor
Load F0) setelah itu ditekan dengan beban mayor (major Load F1) pada
langkah 2, dan pada langkah 3 beban mayor diambil sehingga yang tersisa
adalah minor load dimana pada kondisi 3 ini indentor ditahan seperti kondisi
pada saat total load F yang terlihat pada Gambar 4.
Besarnya
minor load maupun
major load
tergantung dari jenis material yang akan di uji, jenis-jenisnya bisa dilihat
pada Tabel 1.
|
Gambar
4 Prinsip kerja metode pengukuran kekerasan Rockwell
|
Dibawah ini merupakan rumus yang digunakan untuk mencari
besarnya kekerasan dengan metode Rockwell.
HR = E - e
Dimana :
F0 = Beban Minor(Minor Load) (kgf)
F1 = Beban Mayor(Major Load) (kgf)
F = Total
beban (kgf)
e = Jarak
antara kondisi 1 dan kondisi 3 yang dibagi dengan 0.002 mm
E = Jarak antara
indentor saat diberi minor load dan zero reference line yang untuk tiap jenis
indentor berbeda-beda yang bias dilihat pada table 1
HR = Besarnya nilai kekerasan
dengan metode hardness
Tabel
dibawah ini merupakan skala yang dipakai dalam pengujian Rockwell skala dan
range uji dalam skala Rockwell.
Tabel 1 Rockwell Hardness Scales
Scale
|
Indentor
|
F0
(kgf) |
F1
(kgf) |
F
(kgf) |
E
|
Jenis Material Uji |
A
|
Diamond cone
|
10
|
50
|
60
|
100
|
Exremely hard materials,
tugsen carbides, dll
|
B
|
1/16" steel ball
|
10
|
90
|
100
|
130
|
Medium hard materials, low
dan medium carbon steels, kuningan, perunggu, dll
|
C
|
Diamond cone
|
10
|
140
|
150
|
100
|
Hardened steels, hardened and
tempered alloys
|
D
|
Diamond cone
|
10
|
90
|
100
|
100
|
Annealed kuningan dan tembaga
|
E
|
1/8" steel ball
|
10
|
90
|
100
|
130
|
Berrylium copper,phosphor
bronze, dll
|
F
|
1/16" steel ball
|
10
|
50
|
60
|
130
|
Alumunium sheet
|
G
|
1/16" steel ball
|
10
|
140
|
150
|
130
|
Cast iron, alumunium alloys
|
H
|
1/8" steel ball
|
10
|
50
|
60
|
130
|
Plastik dan soft metals
seperti timah
|
K
|
1/8" steel ball
|
10
|
140
|
150
|
130
|
Sama dengan H scale
|
L
|
1/4" steel ball
|
10
|
50
|
60
|
130
|
Sama dengan H scale
|
M
|
1/4" steel ball
|
10
|
90
|
100
|
130
|
Sama dengan H scale
|
P
|
1/4" steel ball
|
10
|
140
|
150
|
130
|
Sama dengan H scale
|
R
|
1/2" steel ball
|
10
|
50
|
60
|
130
|
Sama dengan H scale
|
S
|
1/2" steel ball
|
10
|
90
|
100
|
130
|
Sama dengan H scale
|
V
|
1/2" steel ball
|
10
|
140
|
150
|
130
|
Sama dengan H scale
|
3.
Vikers (HV / VHN)
Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan
kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor
intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk piramid seperti
ditunjukkan pada gambar 3. Beban yang dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding
dengan pengujian rockwell dan brinel yaitu antara 1 sampai 1000 gram.
Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi
(koefisien) dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka tekan (injakan)
dari indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136°/2). Rumus untuk
menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers yaitu :
Gambar 3 Pengujian
Vikers
|
Gambar
4 Bentuk indentor Vickers (Callister, 2001)
|
…………………………………………………………(1)
|
|
………………….………………………………………(2)
|
|
…………………………………………………………(3)
|
Dimana,
HV = Angka kekerasan Vickers
F = Beban
(kgf)
d =
diagonal (mm)
4.
Micro Hardness (knoop hardness)
Mikrohardness test tahu sering disebut dengan knoop hardness testing
merupakan pengujian yang cocok untuk pengujian material yang nilai kekerasannya
rendah. Knoop biasanya digunakan untuk mengukur material yang getas seperti
keramik.
Gambar
5 Bentuk indentor Knoop ( Callister, 2001)
|
Dimana,
HK
= Angka kekerasan Knoop
F
= Beban (kgf)
l
= Panjang dari indentor (mm)
|
Nah, setelah kita mengetahui macam-macam pengujian untuk uji
kekerasan maka kita harus memikirkan apa yang harus kita ketahui untuk
menentukan metode uji kekerasan yang digunakan, untuk itu kita harus
memperhatikan hal-hal dibawah ini :
a. Permukaan material
b. Jenis dan dimensi material
c. Jenis data yang diinginkan
d. Ketersedian alat uji
Sumber:
http://okasatria.blogspot.com/2007/11/pengujian-kekerasan-oleh-okasatria.html
http://www.gordonengland.co.uk/hardness/brinell.htm
http://blog.unsri.ac.id/amir/32
http://fariedkurosaki.blogspot.com/2010/01/pengujian-kekerasan.html
Related articles
Tidak ada komentar:
Posting Komentar