Upload
sukma-hayya
View
83
Download
9
Embed Size (px)
DESCRIPTION
karakteristik
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
A. Kekerasan Bahan
Kekerasan suatu bahan mempunyai banyak arti tergantung pihak-pihak yang telah
berpengalaman dan mencoba mendefinisikan kekerasan. Definisi kekerasan secara umum
adalah ketahanan material terhadap deformasi akibat penetrasi permukaan.
Beberapa definisi yang dipakai untuk menyatakan kekerasan bahan adalah :
Ketahanan terhadap goresan, merupakan cara yang lama dalam usaha mengukur
kekerasan suaatu material. Pengukuran dilakukan dengan cara menggoreskan
material yang lebih keras, dalam hal ini digunakan intan. Kekerasan material diukur
dalam sepuluh skala yang pertama dikemukakan oleh Mohs.
Ketahanan terhadap deformasi plastis terhadap lekukan (cara penekanan), yaitu
kekerasan diukur dengan pemberian beban lokal melalui sebuah penekan (indentor).
Cara yang sering digunakan adalah cara penekanan Brinell, Meyer, Vicker, Rockwell,
dan lain-lain.
Besarnya energi yang diserap pada pembebanan dinamik, misalnya cara Scleroscope
B. Cara-Cara Pengujian Kekerasan
Ada beberapa cara pengujian kekerasan yang sering dipakai untuk mengukur ketahanan suatu material :
1.Cara goresan
Dengan menggores benda uji.
Skala Mohs (1-10)
Kekerasan bersifat relatif dengan membandingkan kedalaman goresan
Material yang tergores lebih dalam
1
2.Cara pantulan
Dengan cara menjatuhkan bola baja pada permukaan benda kerja
Alat uji disebut Schleroscope
Tinggi pantulan menunjukkan tingkat kekerasan sampel
Pantulan tinggi à material lunak
3.Cara penekanan
Ketahanan terhadap deformasi plastis lokal
Vickers
Brinell
Knoop
Rockwell
Dari cara-cara pengujian yang telah disebutkan, pengujian kekerasan dengan cara
penekanan lebih umum digunakan karena dapat mengukur kekerasan absolut material.
h
F
2
Tabel 2.1 Berbagai Cara Pengujian dengan Penekanan
a. Uji Keras Brinell
- Penekan berupa bola baja berdiameter 10 mm
- Beban 500, 1000, 1500,…sd 3000 kg
- Waktu penekanan 10 sd 30 s
- Angka kekerasan disebut HB atau BHN
- Aplikasi utk material dgn kekerasan menengah
Benda Kerja
D
d
Indentor
3
b. Uji Keras Vickers dan Knoop
- Menggunakan penekan Piramida Intan
- Beban kecil 1..sd…1000 g
- Perlu penyiapan permukaan yang baik agar permukaan halus dan rata
- Perlu mikroskop untuk melihat jejak penekanan
- Angka kekerasan disebut HK dan HV
- Cocok untuk mengukur kekerasan daerah yg kecil spt fasa
- Aplikasi Knoop yg umum adalah utk material getas spt keramik
c. Uji Keras Rockwell
Pengujian kekerasan Rockwell paling umum digunakan karena pengujian mudah
dilakukan, tak perlu keahlian dan angka kekerasan langsung terbaca. Skala pengujian
Rockwell banyak macam yakni A, B. C dst dengan variasi jenis indentor dan besar beban
yang digunakan. Skala yang digunakan tergantung tingkat kekerasan material.
Selain pembebanan mayor (major load) terdapat beban minor sebesar 10 kg yang
diterapkan sebelum beban mayor. Guna beban minor adalah untuk meningkatkan akurasi
pengukuran kekerasan.
Jenis-jenis Skala Rockwell
4
Gambar 2.1 Perbandingan skala pengujian kekerasan
5
BAB II
VICKERS HARDNESS TESTER
6
Modus mengukur layar normal Menu layar
Data layar untuk inden 4 Statistik layar
A. Sejarah dan Perkembangan Vickers Hardness tester
Vickers Hardness tester banyak digunakan karena :
• Alat relatif murah• Penyiapan sampel mudah• Tidak merusak material • Dapat memprediksi sifat mekanik lain
Uji kekerasan Vickers yang dikembangkan pada tahun 1924 oleh Smith dan Sandland
sebagai alternatif metode untuk mengukur kekerasan bahan. Vickers tes yang lebih mudah
sering daripada menggunakan kekerasan lain yang tidak bergantung pada ukuran dari
indenter, dan indenter dapat digunakan untuk semua bahan terlepas dari kekerasan. Prinsip
dasarnya, semua tindakan umum dari kekerasan, adalah untuk mengetahui kemampuan
untuk melawan deformasi plastik. Vickers tes yang dapat digunakan untuk semua logam
dan merupakan salah satu di antara widest skala kekerasan tes. Unit dari kekerasan yang
diberikan oleh tes ini dikenal sebagai Vickers Pyramid Number (HV). Kekerasan nomor
dapat dikonversi menjadi unit Pa, tetapi jangan sampai tertukar dengan tekanan, yang juga
memiliki unit Pa, kekerasan nomor yang ditentukan oleh beban atas permukaan kawasan
yang mematikan dan tidak normal untuk kawasan yang memaksa dan karena itu, bukan
merupakan tekanan.
7
Kekerasan nomor ketika melakukan kekerasan tes jarak antara indentations harus
lebih dari 2,5 indentation diameters selain untuk menghindari interaksi antara daerah tes
sebelumnya.
Yield kekuatan bahan dapat diperkirakan sebagai
.
dimana c adalah konstan ditentukan oleh faktor geometris biasanya berkisar antara 2 dan 4.
Vicker skema
Sebuah lekukan kiri dalam kasus hardened baja setelah uji kekerasan Vickers.
Memutuskan bahwa indenter bentuk harus mampu memproduksi geometrically
serupa jejak, terlepas dari ukuran, jejak ditentukan poin harus memiliki pengukuran dan
indenter yang tinggi terhadap diri deformasi. Sebuah berlian dalam bentuk persegi berbasis
piramida berada pd posisi ini. Ia telah membuktikan bahwa ukuran ideal yang Brinell jejak
3 / 8 dari diameter bola. Sebagai dua tangents ke lingkaran di ujung sebuah senar 3d / 8
panjang, menyilang di 136 ° dan diputuskan untuk menggunakan ini sebagai termasuk dari
sudut indenter.
8
Sudut bervariasi eksperimental dan telah ditemukan bahwa kekerasan nilai yang
diperoleh pada homogen sepotong bahan tetap konstan, terlepas dari beban. Dengan
demikian, mengatasi berbagai magnitudes diterapkan ke tempat yang rata, tergantung pada
kekerasan bahan untuk diukur.
Vickers Pyramid Pajak (HV) kemudian ditentukan oleh rasio F / A dimana F adalah
gaya diterapkan ke berlian dan A adalah luas permukaan yang dihasilkan dari lekukan. A
dapat ditentukan oleh rumus
,
yang dapat diperkirakan dengan mengevaluasi sinus istilah untuk memberikan
,
dimana d adalah rata-rata panjang dari sudut kiri oleh indenter. Hence, Dengan demikian,
.
Yang sesuai unit HV kemudian kilogram-force per milimeter persegi (kgf / mm ²).
Untuk mengkonversi kekerasan Vickers nomor satu di SI unit (MPa atau IPK) satu
kebutuhan untuk menukarkan dari kgf diterapkan untuk newtons dan kawasan dari 2 mm ke
m 2 memberikan hasil dalam pascals (1 kgf/mm² = 9.80665×10 6 Pa).
Kekerasan Vickers nomor dilaporkan sebagai xxxHVyy, misalnya 440HV30, di mana: 440 adalah nomor kesulitan,
HV memberikan skala kekerasan (Vickers),
30 menunjukkan gaya tekan yang digunakan dalam satuan kgf.
9
Contoh HV nilai untuk berbagai bahan
Bahan Nilai
316L stainless steel 140HV30
347L stainless steel 180HV30
Baja karbon 55–120HV5
Besi 30–80HV5
B. Spesifikasi dari Vickers Hardness Tester
Spesifikasi dari kekerasan Vickers Tester
Test
Loads
VHT-1 9.807 / 1 49.03 / 5 98.07 / 10 196.1 / 20 294.2 / 30 490.3 / 50 N / Kgf
VHT-2 2.942 / 0.3 4.903 / 0.5 9.807 / 1 49.03 / 5 98.07 / 10 196.1 / 20 N / Kgf
Memuat mekanisme metode otomatis beban dan lepaskan
Load aplikasi kecepatan 85 um/sec
waktu Diam 5 ~ 99 seconds
Perbesaran VHT-1 x100 (tujuan x10 lensa mata x10)
VHT-2 x200 (tujuan x20 lensa mata x10)
Keluaran data RS232 standard
Tanggal Memori hingga 256 tes
konversi Kekerasan ASTM (E-140), JIS
Akurasi ASTM E- 384, JIS B7725
Max mengukur panjang VHT-1 999.9 um
VHT-2 600.00 um
Min mengukur unit 0.1 um
Max spesimen ketinggian 260 mm
Max spesimen kedalaman 160 mm
10
Dimensi W220 x D580 x H770mm
Kekuasaan 110 V / 220 V
Bobot 70 Kg
Bagian Termasuk standar
Standar Instrumen - VHT-1
Standar kekerasan blok HV800
Diamond indenter
Pengukur elektronik mikroskop
Lensa objektif x10
Anvil 60 mm diam flat
Anvil bentuk V
Small level
2 lampu cadangan
Tingkat menyesuaikan kaki
Alat penolong
Sampul
VHT-2 seperti di atas tetapi dengan tujuan x 20
11
Opsional item
Knoop indenter
Camera attachment Kamera lampiran
Kamera Polaroid
Precision wakil - membuka maks 50 mm atau 100 mm
Rotary tabel
perangkat spesimen tipis - atau sampel hingga 5 mm
Fine spesimen - untuk mengukur melintang
Vertikal untuk jenis spesimen Diameter 0,1 mm untuk 4mm
Horisontal untuk jenis spesimen Diameter 0,5 mm ke 4
Bentuk kecil V anvil - untuk mengukur permukaan silinder bersama-sama dengan wakil
Tahap manual XY - maks gerakan X, Y 25 mm, 50 mm
Meja bundar - 200 mm diam
Mikro meja untuk tes tes jominy - maks gerakan sekitar 55 mm, Min mikro kelulusan 1 / 10
mm atau 1 / 160 inci
Otomatis XY tahap dan PC controller - kisaran 100 mm X & Y kenaikan minimum 1 / 100 mm
Kamera video
Printer Printer
C. Cara pengoperasian LGI Vickers Hardness Tester.
1. Tekan saklar [power] dari alat uji Vickers Hardness dan display waktu identitasi akan
menyala sebagai indikasi mesin telah dinyalakan.
2. Nyalakan komputer dan monitor komputer, kemudian klik dia kali pada icon ”Visual
Gauge”.
3. Nyalakan lampu penerangan mikroskop dengan menekan tombol [light +] berkali-kali
sampai di dapat penerangan yang di inginkan pada layar monitor komputer.
4. Tekan tombol [Time -] atau [Time +] untuk mengatur waktu penekanan sesuai standar
pengujian yang digunakan.
5. Atur beban penekanan mesin dengan memutar tuas pengatur beban sesuai standar
pengujian yang digunakan.
6. Putar turret ke lensa pembesaran pada pembesaran 20.
12
7. Letakkan spesimen hardness pada meja uji dan putar pada roda pengatur ketinggian
meja sehingga spesimen terlihat dengan jelas atau fokus pada monitor komputer. Hati-
hati dalam mengatur ketinggian meja jangan sampai lensa menyentuh pada spesimen
uji.
8. Jika gambar tetap kabur berarti lampu tidak secara tepat menyatu dengan dudukannya.
Jika gambar terlihat terlalu terang atau terlalu gelap, tekan kembali tombol [light -] atau
[ligh +].
9. Jika ingin melihat area yang lebih luas pada permukaan spesimen atur lagi turet ke
lensa pembesaran 10 kemudian putar kembali roda pengatur ketinggian meja sehingga
spesimen terlihat dengan jelas atau fokus pada monitor komputer.
10. Putar kembali turret sehingga intender mengarah pada spesimen uji.
11. Tekan tombol [start] pada mesin uji untuk memulai proses identasi.
12. Loading led akan menyala ketika indentasi dimulai, dwell time menyala selama
indentasi yang diikuti hitungan mundur pada display waktu indentasi dan unloading let
menyala untuk menunjukkan proses indentasi sedang berakhir.
13. Tunggu sampai proses selesai dan mesin mengeluarkan bunyi [bip] dan display waktu
penekanan juga kembali seperti semula.
Peringatan :
Selama loading, dwell time ataupun unloading jangan menyentuh atau memutar turret,
yang dapat mengakibatkan kerusakan yang parah pada indenter dan mekanisnya.
14. Putar turret ke lensa pembesaran pada pembesaran 20, dan akan terlihat hasil dari
indentasi pada monitor. Bila hasil indentasi terlalu besar atau hasil indentasi tidak dapat
terlihat seluruhnya pada monitor, putar turret ke lensa pembesaran ke pembesaran 10
kemudian atur kembali fokus dari gammbar dengan memutar roda pengatur ketinggian
meja.
Cara Pengukuran
1. Klik file < setup < open, dan kemudian pilih metode pengukuran sesuai dengan lensa
pembesaran yang digunakan.
2. Klik icon hardness di dalam layer sekali untuk menonaktifkan live video dan sekali lagi
untuk membuka window pengukuran kekerasan, kemudian masukkan nilai beban yang
dipergunakan pada saat test.
Perhatian :
13
Jika beban yang digunakan 10 kgf maka masukkan 10.000 ke nilai beban.
3. Mulai pengukuran kekerasan dengan mengklik icon diagonal dan dilanjutkan dengan
mengatur panjang diagonal pertama dan kedua dari indentasi. Untuk mendapatkan
panjang diagonal pertama, klik pada sudut indentasi yang terlihat pada layer, kemudian
klik sekali lagi pada sudut sis yang lainnya dan lakukan hal yang sama untuk
mendapatkan panjang diagonal kedua dengan mengklik dua sudut sisanya.
4. Setelah selesai melakukan pengukuran panjang diagonal, enter depth window akan
terlihat, klik OK untuk menyelesaikan pengukuran.
5. Catat nilai Vickers yang ditunjukkan dalam formulir.
D. Prosedur Pengujian
1. Lakukan pengujian dengan mengikuti instruksi kerja penggunaan peralatan
hardness test.
2. Untuk hasil pengelasan Vickers Hardness test dilakukan pada weld Metal, head
affected Zone dan daerah material.
3. Rekam nilai Vickers Hardness Tess yang ditampilkan setelah melakukan
pengukuran kedua diagonal hasil indentasi.
4. Bila customer meminta nilai vickers hardness test dikonversi ke dalam Rockwell
atau Brinell, rekam nilai hardness sesuai yang diminta.
E. Instruksi Kerja Penyiapan Spesimen Vickers Hardness Test
a. Pemberian Tanda pada Benda Uji
1. Identifikasi arah pengelasan dari material bila berasal dari plat. Jika tidak ada tanda
yang diberikan, hubungi customer untuk mendapatkan kejelasan informasi.
2. Jika berasal dari pipa, pastikan pengujian yang dilakukan arah longitudinal atau
arah transversal.
3. Tandai lokasi pengambilan spesimen sesuai dengan standar atau sesuai instruksi
customer.
b. Penentuan Lokasi Pemotongan Uji.
1. Tandai lokasi pengembilan spesimen sesuai dengan standar atau sesuai instruksi
customer.
2. Tentukan tipe dan jumlah dari spesimen uji hardness yang dibutuhkan untuk
pengujian sesuai dengan standar yang digunakan.
14
c. Pembuatan Spesimen untuk Pengujian.
1. Tandai lokasi pemotongan untuk mempersiapkan spesimen uji hardness.
2. Potong benda uji sesuai jumlah dan ukuran spesimen kasar yang dibutuhkan (mesin
pemotong).
3. Beri tanda pengenal pada setiap potongan spesimen untuk memberi ketertelusuran
dari setiap spesimen yang sedang dikerjakan. Beri tanda pengenal juga pada setiap
sisa potongannya.
4. Ratakan spesimen dengan mesin milling untuk mendapatkan spesimen hardness
test yang rata dan paralel. (prosedur pengoperasian milling).
5. Grinda spesimen yang telah dimiling dengan menggunakan mesin grinding sampai
mendapatkan permukaan yang paralel dan rata.
6. Gosok spesimen dengan kertas gosok menggunakan ukuran dari 200, 400 sampai
600 untuk mendapatkan permukaan seperti cermin.
F. Instruksi Kerja Pelaksanaan Pengujian Vickers Hardness Test
1. Sebelum melaksanakan pengujian, perika hal-hal berikut :
a. Pengenal/ tanda pada spesimen uji.
b. Tipe dari test, grade meterial dasar dan standar pengujian yang menjadi acuan.
c. Tinjau kembali tipe dari pengujian apakah pengujian yang diminta dapat
dilaksanakan sesuai dengan standar pengujian.
2. Spesimen pengujian vickers hardness test harus disiapkan dan diidentifikasi menurut
prosedur.
3. Identifikasi dari spesimen telah di stamp atau di pahat secara baik.
4. Periksa kehalusan dan paralel permukaan spesimen hardness test yang telah
dipersiapkan.
15
G. Contoh Daerah Pengujian
Type of Test : Vickers Hardness Number (HV) Load Test, 5 Kgf
Sketch
Contoh bentuk hasil indentasi terhadap bahan.
16
HAZ Base Metal
0.50 mm
0.50 mm
Weld Metal
1.0 mm
Fusion Line
1.0 mm
* * * *****1 ** ** 1***** * * *
*1
*2
*3
* * * *****6 * * * 6***** * *4
*6
*3
*2
3*2*
4*5*
*4
*5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12131415 16 17 18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 14 15 16
5
1.0 mm
1.0 mm
2.0 mm 2.0 mm
Line 1
Line 2
Line 3Line 5 Line 4
5 mm
API 5L Gr X60ASTM 519 Gr 4130
H. Rumusan Penghitungan pada Vickers hardness
22
8544.12sin2
d
P
d
PH v
Dimana
F = gaya tekan (kgf)
d = diagonal tapak tekan rata-rata (mm)
= sudut puncak indentor = 136
Dengan:
2212 dd
d
Dimana
d1 = diagonal tapak tekan pertama (mm)
d2 = diagonal tapak tekan kedua (mm)
Contoh perhitungan dari data yang telah di peroleh :
1. Hardness pada Base metal
Hv5=245
Maka rata-rata diameternya:
2. Hardness pada Welding
Hv5=185
Maka rata-rata diameternya:
17
3. Hardness pada HAZ
Hv10=146
Maka rata-rata diameternya:
18
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan.
Menurut data yang telah ada sebelumnya Vickers Hardness tester merupakan suatu
bentuk pengujian mekanikal pada material yang sring digunakan dalam hal ini pengukuran
kekerasan, selain itu Vickers Hardness tester juga dapat memprediksi sifat mekanik
lainnya.
B. Saran.
1. Diharapkan adanya pengembangan dari pengujian kekerasan ini agar dapat lebih
teliti dalam pengukurannya.
2. Agar dapat digunakan sebagai dasar literatur untuk penelitian uji kekerasaan
selanjutnya.
19
DAFTAR PUSTAKA
B.H. Amstead. Teknologi Mekanik. Jilid 1. 1981. Erlangga
Priyotomo, Gadang. Sensitasi pada Material Stainless Steel tipe austenitik. Blogger
Material dan E-Book: Senin, 18 Februari 2008. http://gadang-e-
bookformaterialscience.blogspot.com/2008/02/info-sensitasi-pada-material-
stainless.html
Wibowo,R. Koekoeh k. Pengaruh Proses Perlakuan Panas pada Baja Aisi 304 Terhadap
Kekerasan dan Laju Korosi dalam Media HCL (35%). Senta 2007.
http://www.lurik.its.ac.id/Senta/R.K.K.Wibowo.pdf
Oxford Advanced Learner’s Dictionary
http://en.wikipedia.org
http://www.chem-is-try.org/?sect=tanyapakar&ext=16
en.wikipedia.org/wiki/Vickers_hardness_test.
www.hardnesstesters.com/vickers-hardness-tester.htm
20