material - awanawan4th.files.wordpress.com€¦ · Web viewTerus, Apa itu temperatur recrystalisasi? Temperatur recrystalisasi ialah perkiraan temperatur minimum dimana logam yang

Semester : 1PENGARUH DEFORMASI DINGIN

(COLD WORK ) TERHADAP KEKERASAN100 MENIT

S1. PT. Otomotif TKO 2133 MATERIAL TEKNIK LE 11

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

LAPORAN MATERIAL TEKNIK

Page 1 of 19

I. TANGGAL PRAKTEK

1 Desember 2011

II. TOPIK PRAKTIKUM

“ Pengaruh Deformasi Dingin (cold work) terhadap Kekerasan ”

III. DASAR TEORI

Suatu logam apabila mendapat gaya tekan atau tarik dalam keadaan dingin (cold work) sampai logam tersebut mengalami deformasi plastis, maka logam tersebut akan menjadi lebih keras dan kaku dibandingkan dengan keadaan semula.

Cold Working (Pengerjaan Dingin) ialah pembentukan logam plastis pada temperatur dibawah temperatur recrystalisasi (Deforming metal plastically at a temperature lower than recrystallization temperature). Terus, Apa itu temperatur recrystalisasi? Temperatur recrystalisasi ialah perkiraan temperatur minimum dimana logam yang dideformasi dingin akan mengalami rekristalisasi secara keseluruhan yang selesai dalam 1 jam (The approximate minimum temperature at wich complete recrystallization of a high cold worked metal occurs within a specified time, usually 1 hour).

Suatu logam dikatakan mengalami pengerjaan dingin (Cold Working) apabila butir-butir kristalnya berada dalam keadaan terdistorsi setelah mengalami deformasi plastik. Dalam keadaan ini pada kristal terdapat berbagai dislokasi setelah terjadi slip dan atau twinning.

Sebagai akibat dari pengerjaan dingin ini beberapa sifat mekanik akan mengalami perubahan, misalnya : Tensile Strenght, Yield streghth dan Hardnessnya akan naik sedangkan keuletan (ductility) akan menurun sebanding dengan makin tingginya derajat deformasi dingin yang dialami.

Dibuat oleh :LUNDIAWAN

Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi dokumen tanpa ijin tertulis dari Fakultas

TeknikUniversitas Negeri Yogyakarta

Diperiksa oleh :YOGA GUNTUR .S






Page 2 of 19

Dari gambar diatas dapat kita analisa sebagai berikut : bahwa laju kenaikan Yield Strenght itu lebih tinggi dari pada laju kenaikan Tensile Strenght dan pada derajat deformasi yang lebih tinggi lagi perbedaan antara Yield Strenght dengan Tensile Strenght hanya sedikit sekali. Jadi apa maksudnya? Maksudnya adalah deformasi yang akan terjadi sebelum patah sedikit sekali (keuletannya rendah). Dan ini juga berarti bahwa akan sangat berbahaya bila menderformasikan logam yang telah mengalami derajat deformasi dingin yang cukup tinggi karena sewaktu-waktu dapat patah (putus).










Page 3 of 19

Sebagaimana telah dikemukakan diawal bahwa akibat dari pengerjaan dingin adalah Tensile Strenght, Yield streghth dan Hardnessnya akan naik sedangkan keuletan (ductility) akan menurun sebanding dengan makin tingginya derajat deformasi dingin yang dialami. Selain itu juga perlu diketahui bahwa sebagian energi yang diberikan untuk mendeformasi logam itu dikeluarkan lagi sebagai panas dan sebagian lagi tetap tersimpan dalam struktur kristal sebagai energi dalam (tegangan dalam) yang dikaitkan dengan cacat kristal yang terjadi sebagai akibat dari deformasi. Jadi, secara sederhana bahwa setiap logam yang mengalami pengerjaan dingin itu pasti akan menyimpan sejumlah tegangan dalam sebagai akibat terjadinya sejumlah dislokasi.

Seumpama ada contoh kasus : Logam yang telah mengalami pengerjaan dingin ini dipanaskan kembali, apa yang terjadi? Maka terjadi suatu keadaan dimana atom-atom akan menerima sejumlah energi yang dapat dipakai untuk membentuk sejumlah kristal yang lebih bebas cacat dan bebas tegangan dalam. Nah, tahapan-tahapannya itu seperti berikut ini :1. Recovery Pada Fase Recovery ini terjadi pada awal pemanasan kembali dan dengan temperatur pemanasan yang rendah (A low-temperature annealing heat treatment), hal ini bertujuan untuk mengurangi tegangan dalam yang terjadi selama deformasi dan pada tahapan ini belum terjadi perubahan sifat mekanik maupun struktur mikro.










Page 4 of 19

2. RecrystallizationPada fase rekristalisasi ini dilakukan pemanasan kembali dengan temperatur pemanasan yang lebih tinggi (A medium-temperature annealing heat treatment), hal ini bertujuan untuk mengeliminasi semua akibat dari pengerasan regangan yang terjadi (strain hardening) selama pengerjaan dingin. Rekristalisasi terjadi melalui tahapan nucleaction (pengintian) dan growth (pertumbuhan).3. Grain growthPertumbuhan dari batas butir dengan proses difusi yang bertujuan untuk mengurangi jumlah dari Area Batas Butir.










Page 5 of 19

Pengujian kekerasan Rockwell

Indentor terbuat dari baja yang diperkeras berbentuk bola dan selain itu ada juga

yang berbentuk kerucut intan lihat gambar. Indentor bola mempunyai ukuran diameter

masing-masing 1,588, 3,175, 6,350 dan 12,70 mm. Sedangkan beban yang tersedia

adalah 10, 60, 100 dan 150 kg.










Page 6 of 19

(a) (b)

Bentuk indentor rockwell (a) dari samping (b) dari atas

(Callister, 2001)

Angka kekerasan Rockwell disimbolkan dengan HR. Penulisan angka kekerasan

dan simbol skala di contohkan sebagai berikut, 80 HRB melambangkan angka kekerasan

80 pada skala B. Tabel menampilkan simbol skala, ukuran bola serta beban pada

pengujian rockwell.










Page 7 of 19

Skala kekerasan Rockwell (Callister, 2001)

Penyimpangan pada pengujian ini muncul bila spesimen uji terlalu tipis atau

indentor terlalu dekat dengan tepi spesimen. Ketebalan spesimen paling tidak 10 kali dari

kedalan injak indentor dan jarak antar tempat penekanan paling tidak 3 kali dari diameter

injak indentor. Kekasaran permukaan spesimen uji sangat menentukan keakuratan hasil

pengujian.

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.










Page 8 of 19

Gambar 3 Pengujian Rockwell

Untukmencaribesarnyanilaikekerasandenganmenggunakanmetode Rockwell dijelaskanpadagambar 4, yaitupadalangkah 1 bendaujiditekanolehindentordenganbeban minor (Minor LoadF0) setelahituditekandenganbeban mayor (major Load F1) padalangkah 2, danpadalangkah 3 beban mayor diambilsehingga yang tersisaadalah minor load dimanapadakondisi 3 iniindentorditahansepertikondisipadasaat total load F yang terlihatpadaGambar 4.Besarnya minor load maupun major load tergantungdarijenis material yang akan di uji, jenis-jenisnyabisadilihatpadaTabel 1.

Gambar 4 Prinsip kerja metode pengukuran kekerasan Rockwell

Dibawah ini merupakan rumus yang digunakan untuk mencari besarnya

kekerasan dengan metode Rockwell.

HR = E - eDimana :

F0 = BebanMinor(Minor Load) (kgf)Dibuat oleh :LUNDIAWAN









Page 9 of 19

F1 = BebanMayor(Major Load) (kgf)

F = Total beban (kgf)

e =Jarakantarakondisi 1 dankondisi 3 yang dibagidengan

0.002 mm

E = Jarakantaraindentorsaatdiberi minor load dan zero reference line yang

untuktiapjenisindentorberbeda-beda yang bias dilihatpada 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, dllB 1/16" steel ball 10 90 100 130 Medium hard materials, low dan medium carbon steels, kuningan, perunggu, dllC Diamond cone 10 140 150 100 Hardened steels, hardened and tempered alloysD Diamond cone 10 90 100 100 Annealed kuningandantembagaE 1/8" steel ball 10 90 100 130 Berryliumcopper,phosphor bronze, dllF 1/16" steel ball 10 50 60 130 Alumunium sheetG 1/16" steel ball 10 140 150 130 Cast iron, alumunium alloysH 1/8" steel ball 10 50 60 130 Plastik dan soft metals seperti timahK 1/8" steel ball 10 140 150 130 Samadengan H scaleL 1/4" steel ball 10 50 60 130 Samadengan H scaleM 1/4" steel ball 10 90 100 130 Samadengan H scaleP 1/4" steel ball 10 140 150 130 Samadengan H scaleR 1/2" steel ball 10 50 60 130 Samadengan H scaleS 1/2" steel ball 10 90 100 130 Samadengan H scaleV 1/2" steel ball 10 140 150 130 Samadengan H scale

Pengujian kekerasan rockwell mirip dengan pengujian brinell, yakni angka kekerasn

yang diperoleh merupakan fungsi derajat indentasi. Beban dan indentor yang digunakan

bervariasi tergantung pada kondisi pengujian. Berbeda dengan pengujian brinell,

indentor dan beban yang digunakan lebih kecil sehingga menghasilkan indentasi yang










Page 10 of 19

lebih kecil dan lebih halus. Banyak digunakan di industri karena prosedurnya lebih cepat

(davis, troxell, dan wiskocil, 1955).

Indentor dapat berupa bola baja atau kerucut intan dengan ujung yang agak

membulat (biasa disebut “brale”). Diameter bola baja umumnya 1/16 inchi, tetapi

terdapat juga indentor dengan diameter lebih besar yaitu 1/8, ¼, ½, inchi untuk bahan

yang lunak. Pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu memberikan beban minor 10

kg, dan kemudian diberikan beban mayor, biasanya beban mayor berkisar antara 60 –

100 kg untuk indentor bola baja dan 150 kg untuk indentor brale. Meskipun demikian,

dapat digunakan beban dan indentor sesuai dengan kondisi pengujian

Dial pada mesin terdiri atas warna merah dan hitam yang didesain untuk

mengakomodir pengujian skala B dan C yang sering kali dipakai. Skala kekerasan B

digunakan untuk pengujian dengan kekerasan medium seperti baja karbon rendah dan

baja karbon medium dalam kondisi telah dianil. Range kekerasanya dari 0-100. Bila

indentor bola baja dipakai untuk menguji bahn yang kekerasanya melebihi B 100, indentor

dapat terdeformasi dan berubah bentuk. Selain itu, karena bentuknya, bola baja tidak se

sensitif brale untuk membedakan kekerasan bahan bahan yang keras. Tetapi bila indentor

bola baja dipakai untuk menguji bahan lunak dari B 0, dapat mengakibatkan pemegang

indentor mengenai benda uji, sehingga hasil pengujian tidak benar dan pemegang

indentor dapat rusak

Cara Kerja Rockwell

Prinsip kekerasan logam didasarkan pada dalamnya atau dangkalnya bekas

penekanan kerucut atau bola baja yang masuk pada logam dengan < bentuk tertentu.










Page 11 of 19

Kerucut intan dan bola baja yang sering digunakan adalah dengan diameter = 1/6, 1/8, ¼,

dan ½ inchi.

Makin keras suatu logam yang akan dijui maka semakin dangkal masuknya bola

baja atau kerucut baja. Begitu pula sebaliknya, karena pengukuran dalamnya penekanan

terbatas pada kemampuan alat dan mengingat segi-segi praktis lainnya. Maka dibuat segi

dari skala yang disebut skala A, B, dan C.

Skala A

Digunakan pada pengukuran kekerasan logam yang sangat keras dengan menggunakan

kerucut intan dengan beban 60 Kg.

Skala B

Digunakan pada pengukuran kekerasan logam agak lunak dengan menggunakan

bola baja berukuran 1/16 inchi dengan beban 100 Kg.

Skala C

Digunakan pada pengukuran kekerasan logam yaitu yang telah dikeraskan dengan

menggunakan kerucut intan dengan penekanan 150 Kg.

IV. TUJUAN

Setelah selesai praktek diharapkan mahasiswa mampu membuktikan dan menganalisa hasil dari percobaan Pengaruh Deformasi Dingin (cold work) terhadap Kekerasan

V. ALAT DAN BAHAN










Page 12 of 19

1. Satu unit mesin UTM2. Satu unit universal hardness tester3. Jangka sorong4. Penggaris baja5. Penggores6. Amplas7. Palu 8. Ragum9. Alat tulis10. Plat Eyzer, tebal : 1,5 – 2 mm, panjang : 400 mm, lebar : 25 mm

VI. TUGAS

Ukurlah kekerasan mula-mula bahan, lalu tarik dengan menggunakan mesin UTM, lakukan dua tahap:

1. Sebelum bahan tersebut putus, tetapi telah mengalami deformasi plasti, lalu ukur kekerasannya.

2. Setelah bahan putus, lalu ukur kekerasannya. Kemudian bandingkan kekerasan bahan tersebut antara : kekerasan awal, kekerasan sebelum benda kerja putus dan setelah benda kerja putus. Setelah dianalisa apakah hasil percobaan/pengujian tersebut sesuai dengan teori atau tidak ? dan buat grafik hubungan antara HRB dan deformasi plastis !

VII. LANGKAH KERJA1. Siapkan alat dan bahan praktek2. Ukur dimensi spesimen kerja3. Bengkokkan ujung benda kerja untuk memperkuat saat ditarik dengan UTM4. Ukur HRB menggunakan universal hardness tester, didapat 2 kekerasan

(memutar saat peletakkan spesimen sebanyak 2,5 putaran, dan waktu menunggu setelah jarum universal hardness tester berhenti, selama 30 detik)

5. Gunakan mesin UTM untuk menarik spesimen sehingga spesimen mengalami deformasi plastis (saat skala UTM menunjuk beban 10500 N, matikan UTM )










Page 13 of 19

6. Ukur HRB menggunakan universal hardness tester, didapat 2 kekerasan setelah spesimen mengalami deformasi plastis

7. Gunakan mesin UTM untuk memutus spesimen menjadi 2 bagian8. Ukur HRB menggunakan universal hardness tester, didapat 2 kekerasan setelah

spesimen terputus.

VIII. DATA PENGAMATAN Dimensi Spesimen:

Panjang : 245 mm Lebar : 22 mm Tebal : 2,15 mm

IX. PEMBAHASANData Hasil Pengujian ROCKWELL B ( I ) :

1. B 342. B 40

Pertambahan Panjang Sampai Beban 10500 N: 3 mm

Data Hasil Pengujian ROCKWELL B Setelah Spesimen Ditarik Sehingga Elastis ( II ) :

1. B 362. B 30

Spesimen Putus Oleh UTM, Diperoleh: Beban maksimal : 16000 N Pertambahan panjang: 49 mm

Data Hasil Pengujian ROCKWELL B Setelah Spesimen Putus ( III ) : 1. B 642. B 45

X. KESIMPULAN DAN SARAN










Page 14 of 19

Prinsip uji (PENGARUH DEFORMASI DINGIN PADA UJI KEKERASAN) adalah kekerasan suatu material akan meningkat apabila diberi COLD WORK /suatu logam apabila diberi gaya tekan atau tarik dalam keadaan dingin(cold work)sampai logam tersebut mengalami deformasi plastis, maka logam tersebutakan menjadi lebih keras dan kaku dibandingkan keadaan semula.

XI. LAMPIRAN










Page 15 of 19










Page 16 of 19

Pengujian ROCKWELL BDibuat oleh :LUNDIAWAN









Page 17 of 19

Penunjukkan Beban Saat ± 10500 N










Page 18 of 19










Page 19 of 19

Spesimen Dalam Keadaan Elastis

Hasil Spesimen Yang Sudah Terputus





Documents

material - awanawan4th.files.wordpress.com€¦ · Web viewTerus, Apa itu temperatur recrystalisasi? Temperatur recrystalisasi ialah perkiraan temperatur minimum dimana logam yang