Upload
ngonhu
View
224
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ISSN 0852-4777 UJI KEKERASAN
PENGARUH V ARIASI BEBAN INDENTOR MICRO HARDNESSTESTER TERHADAP AKURASI DATA UJI KEKERASAN MATERIAL
Hadijaya Dahlan
Abstrak
Telah dilakukan percobaan pengujian kekerasan terhadap beberapa material untuk menentukan
besaran beban identor ideal yang diizinkan pada pemakaian Blat uji kekerasan model Leitz Micro
Hardness. Penentuan besaran beban ideal penting dilakukan agar diperoleh data uji kekerasan
material yang akurat. Percobaan dilakukan terhadap material struktur elemen bakar nuklir antara lain
logam paduan AIMg2, Stainless Steel (SS) tipe 304 dan Steel Standard dengan variasi beban 10p,
15p, 25p, 50p, 100p, 200p, 300p dan 500p. Oi antara kedelapan variasi beban indentasi tersebuthanya satu besaran saja yang dapat ditoleransi sebagai beban ideal, sedangkan beban lainnya
menghasilkan data kekerasan dengan penyimpangan yang cukup tajam. Hasil percobaan pada
masing-masing material menunjukkan nilai kekerasan sebesar 43.68 HVN untuk AIMg2 dengan
besaran beban ideal 300p; 225.2 HVN untuk SS-;304 dengan besaran beban ideal 50p dan 589.6
HVN untuk Steel Standard dengan besaran beban ideal 1 OOp.
PENDAHULUAN Pada percobaan yang dilakukan, ruang
lingkup pengujian hanya dibatasi pada jenis uji
kekerasan indentasi menggunakan alat model
Leitz Micro Hardness. Perbedaan kekerasan
dapat diketahui dari bentuk indentor yang
ditekankan pad a permukaan material. Alat
penguji kekerasan ini memakai indentor
berbentuk piramid yang membuat jejakan pad a
material dengan pembebanan tertentu. Masa
penjejakan berlangsung 30 detik dan dapat
menghasilkan ketelitian antara 2-3 J.1m.
Panjang diagonal jejakan yang diukur pad aarah horisontal ditandai sebagai d-1 dan
panjang diagonal jejakan pada arah vertikal
ditandai sebagai d-2, lalu dihitung d-rerata
sebagai panjang diagonal jejakan. Nilai
kekerasan material uji dicari pada tabel yang
tersedia dengan memproyeksikan d-rerata
serta bobot beban yang digunakan atau dapat
dihitung berdasarkan rumus Vickers[2j sebagai
berikut :
Kekerasan merupakan ukuran ketahananmaterial terhadap deformasi tekan. Deformasi
yang terjadi dapat berupa kombinasi perilaku
elastis dan plastis. Pad a permukaan dari dua
komponen yang saling bersinggungan dan
bergerak satu terhadap lainnya akan terjadi
deformasi elastis maupun plastis[1J. Deformasi
elastis kemungkinan terjadi pad a permukaan
yang keras, sedangkan deformasi plastis
terjadi pad a permukaan yang lebih lunak. Efek
deformasi tergantung pada kekerasan
permukaan material.
Ada beberapa cara pengukurankekerasan yang cukup dikenal dalam litbang
material di antaranya adalah uji kekerasan
gores, uji kekerasan pantul (dinamis) dan uji
kekerasan indentasi. Uji kekerasan gores
tergantung pada kemampuan gores material
yang satu terhadap material lainnya. Uji
kekerasan pantul mencakup deformasi
dinamis dari permukaan material yang
dinyatakan dalam jumlah energi impak yang
diserap permukaan logam pada saat benda
penekan jatuh. Uji kekerasan indentasi berupa
penjejakan oleh sebuah indentor yang keras
ditekankan ke permukaan logam yang diuji.
189xFx103
d2HVN= (1)
HVN = nilai kekerasan vicker'sF = beban tumbuk dalam Newton (N)d = panjang diagonal jejakan dalam /-lm
URANIA No.23-24rrhn VI/Juli -Oktober2000 51
HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Behan Indentor Micro Hardness TesterTerhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material
Nilai kekerasan berkaitan dengan
kekuatan luluh atau tarik logam. Hal ini
disebabkan selama indentasi (penjejakan)
logam mengalami deformasi sehingga terjadi
regangan dengan persentase tertentu. Nilaikekerasan Vickers didefinisikan sarna dengan
beban dibagi luas jejak piramida (indentor)
dalam kg/mm2 dan besarnya kurang lebih tiga
kali besar tegangan luluh untuk logam-logam
yang tidak mengalami pengerjaan pengerasan.
Dalam menguji kekerasan suatu material"
operator Leitz Micro Hardness Tester biasanya
memilih satu di antara sejumlah beban
indentasi (5p, 10p, 15p, 25p, 50p, 100p, 200p,
300p atau 500p). Tentu saja ada alasan yang
perlu diungkap berkaitan dengan pemilihan
satu dari sejumlah beban tersebut. Kesalahan
pemilihan beban akan berdampak pad a
ketidakakurasian data kekerasan suatu
material dan selanjutnya menimbulkan salah
interpretasi terhadap sifat material yang diuji.
Fenomena demikian tentu saja sangat tidak
diharapkan.
PersiaDan material stell standard:
Material stell standard adalah suatu jenis
baja dengan kekerasan 601 HVN sebagai
standard uji kelaikan alat yang ditetapkan oleh
pabrik pembuat Leitz Micro Hardness Tester
(nomor MP. A. 37056.189). Sebelum di-
indentasi, material standard berbentuk segitiga
ini di-poles hingga mengkilap seperti cermin.
PersiaDan material Delat AIMa2 dan SS-304 :
Material pelat AIMg2 maupun pelat SS-
304 dipotong dengan alat Acuttom sehingga
diperoleh cuplikan berukuran 1 cm x 1 cm.
Cuplikan tersebut dicuci dengan alkohol dan
dikeringkan kemudian ditanam dalam resin (di-
mounting). Selanjutnya dilakukan grinding
menggunakan kertas ampelas ukuran kasar
dan halus (grid 320 sampai grid 1200), lalu di-
poles hingga mengkilap seperti cermin dansiap untuk diindentasi.
Pelaksanaan Dengu)ian [4) :
1. Power supply dihubungkan ke
instrumen.Percobaan ini dilakukan dengan tujuan
untuk mengetahui dan mempelajari teknik
pemilihan beban ideal pad a indentor dari Leitz
Micro Hardness Tester sehingga pelaksanaan
uji kekerasan diharapkan dapat menghasilkan
data kekerasan yang akurat dan dapat
dipertanggungjawabkan.
2,
3,
Pembangkit beban dihidupkan melalui
tombol (14) den intensitas cahaya diatur
melalui tombol (16). Lampu hijau (6)
menyala, instrumen siap dioperasikan
(Iihat Gambar 1).
Level air (10 a) diperiksa apakah berada
pad a posisi yang tepat. Jika belum tepat,
posisinya diatur dengan memutar naik-
turun kaki-kaki instrumen.TATA KERJA
Bahan 4.Bahan yang digunakan terdiri dari Material
Steel Standard dan Material struktur elemen
baka;- nuklir (pelat AIMg2 dan pelat 55-304)
serta bahan untuk keperluan preparasi
cuplikan seperti Diamond paste (Struers),
Grinding paper dan Polishing wool.
5.
Satu be ban pemberat yang dikehendaki
(10po 15p atau 25p, dst) ditempatkan.
Sam pel (material) yang akan diuji
ditempatkan pad a landasannya.
6. Mikroskop difokuskan melalui pengatur
kasar (23).
7. Area penjejakan pad a sam pel ditentukan
dengan memutar spindel mikrometer
(13).
Alat
1 Mesin Pemotong logam tipe Acuttom
Mesin Grinder Polisher2 8. Pemfokusan diulangi melalui pengatur
kasar (23).3 Alat Uji Kekerasan
Hardness Testertipe Leitz Micro
52 URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober 2000
HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Beban Indentor Micro Hardness TesterTerhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material
9. penjejak atau diamond diarahkan pad a
posisi penjejakan dengan memutar grip
(7) kearah kiri.
10. Penjejak diturunkan dengan menekan
ujung kabel (8) secara full lalu
dilepaskan. Penjejak akan turun menuju
objek (material uji) dengan indikasi lampumerah menyala.
Setelah 15 detik berlalu, penjejakan
berakhir dengan indikasi lampu kuning
menyala.
Gambar -2. Skala pengukuran diagonaljejakan, d = 87.5 ~m.
14. Pandangan mata dipusatkan pad a garis
intersection (sebagai contoh 80 Ilm, lihat..-Gambar 2) dan garis vertikal dengan
mengatur area sam pel terjejak dan
memutar pengatur halus (4 & 5).
15. Skala pada lensa di-nolkan dengan
memutar skrup (3) sampai tepat garis
nolo
16. Diagonal jejakan diukur dengan
menggerakkan skrup (3) mulai dari garis
nol sampai pad a batas akhir diagonal.
17. Diameter jejakan akan terbaca, dalam hal
ini, d-1 sebagai diameter jejakan arah
horisontal, dan d-2 sebagai diameter
jejakan arah vertikal. d-1 dan d-2 dijum-
lahkan lalu dibagi 2 sehingga diperoleh
harga d-rerata. Untuk menghitung nilai
kekerasan (HVN) secara cepat, tabel
yang tersedia dapat digunakan.
18. Setelah proses uji kekerasan berakhir,
instrumen dimatikan dengan menarik
tombol (14) dan kabel yang berhubungan
dengan sumber daya listrik dilepaskan.Gambar -1. Alat uji kekerasan tipe LeitzMicrohardness Tester.
19. Beban pemberat yang telah digunakan
diturunkan dan disimpan kedalam box.12.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keras-lunak permukaan material logam
di setiap lokasi penjejakan akan berbeda-beda
karena faktor kehalusan permukaan, porositas,
jenis perlakuan, dan perbedaan unsur-unsur
paduano Diagonal jejakan (d) yang lebih
Penjejak dinaikkan dengan memutar
knurled (18) searah jarum jam dengan
indikasi lampu kuning padam, lampu
hijau kembali menyala.
Lensa objektif (10) diarahkan untuk
mengukur diameter jejakan dengan
menarik grip (7) ke kanan.
13.
HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Behan Indentor Micro Hardness TesterTerhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material
panjang pad a suatu material uji memberikan
pengertian bahwa nilai kekerasan material
rendah, sebaliknya diagonal jejakan yang lebih
pendek memberikan pengertian bahwa nilai
kekerasan material tinggi. Makin besar beban,
diagonal indentasi (d) makin besar pula. Oi sisi
lain makin besar diagonal indentasi, nilai
kekerasan makin rendah. Hal ini tentu saja
terkait dengan ketahanan material terhadap
deformasi yang dilakukan indentor.
nilai kekerasan yang tercantum pada label
material standard. Kalau data hasil uji
kekerasan pada Tabel-1 diperhatikan, test-4
terdapat nilai kekerasan tertinggi mencapai
606 HVN yang berarti sedikit diatas nilai
kekerasan yang tercantum pad a label material
standard. Nilai kekerasan material standard
secara keseluruhan mulai pembebanan 10p-
500p yang paling mendekati nilai rata-ratalabel material standard adalah 589.6 HVN
(pembebanan 1 OOp). Sehingga dapat
dipahami bahwa beban 100p merupakan
beban ideal, karena indentasi dengan beban
tersebut mampu menghasilkan nilai kekerasan
dengan akurasi yang sangat deKat dengan
karakteristik instrumentasi tersebut, sedang-
kan penggunaan beban lainnya memberikan
indikasi adanya penyimpangan yang dapat
menyesatkan.
Hasil pengujian seperti terlampir pada
Tabel 1, 2 dan 3. Tabel 1 menyajikan data
diagonal indentasi (panjang jejakan) dan nilai
kekerasan standar material Steel. Tabel-2
menyajikan data diagonal indentasi dan nilai
kekerasan material AIMg2. Tabel-3 menyajikan
data diagonal indentasi dan nilai kekerasan
material SS-304. Masing-masing material
tersebut diindentasi sebanyak 5 (lima) kali.
Grafik nilai kekerasan rata-rata versus beban
indentasi dari ketiga jenis material uji tersebut
dapat dilihat pada gambar 3, 4, dan 5.
Berdasarkan pengujian yang dilakukan
pada material standard. maka karakteristik
instrumentasi Hardness Tester dapat
diketahui. Dalam menguji kekerasan suatu
material, beban indentor yang dianggap ideal
adalah satu beban yang mampu menghasilkan
nilai kekerasan lebih tinggi dari nilai kekerasan
yang dihasilkan dari penggunaan beban
lainnya. Melalui grafik yang tertuang pad a
Gambar 3, 4 dan 5 dapat dilihat bahwa puncak
kekerasan mencapai 589.6 HVN untuk SteelStandard dengan besaran beban ideal 100p,
43.68 HVN untuk AIMg2 dengan besaran
beban ideal 300p dan 225.2 HVN untuk SS-
304 dengan besaran beban ideal 50p. Beban
ideal yang terpilih ini disebut sebagai beban
ideal karena dapat menghasilkan nilai
kekerasan dengan akurasi yang baik.
Data pengujian secara keseluruhan
terhadap tiga jenis material seperti yang telah
digambarkan dalam bentuk grafik memperli-
hatkan adanya kecenderungan bahwa pada
pembebanan 10p sampai 100p, nilaikekerasan material mengalami kenaikan cukup
drastis akan tetapi pad a pengujian material
SS-304 puncak nilai kekerasan hanya sampai
225.2 HVN-beban SOp, sedangkan puncak
nilai kekerasan material Steel Standard 589.6
HVN-beban 100p dan AIMg2 43.68 HVN-
beban 300p. Perbedaan nilai kekerasan
material ternyata dipengaruhi oleh karakteristik
material uji dan karakteristik alat uji.
Material steel standard adalah suatu
jenis baja dengan label kekerasan 601 HVN
sebagai standard uji kelaikan alat yang
ditetapkan oleh pabrik pembuat Leitz Micro
Hardness Tester dengan nomor MP. A.37056.189. Kegunaan material standard
adalah untuk mengetahui karakteristik
instrumentasi tersebut atau sebagai material
kalibrasi[S]. Pada pengujian material standard
diperoleh tingkat kekerasan rata-rata
mencapai 589.6 HVN, sedikit lebih rendah dari
KESIMPULAN
Dalam menguji kekerasan suatu material
beban indentor yang dianggap ideal adalah
satu beban yang mampu menghasilkan nilai
kekerasan lebih tinggi dari nilai kekerasan
yang dihasilkan dari penggunaan beban
lainnya. Percobaan pemilihan beban ideal
seyogyanya dilakukan setiap akan menguji
kekerasan material baru sebagai tindakan
preventif agar tidak mengalami kesalahan
54 URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober 2000
HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Beban Indentor Micro Hardness Tester
Terhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material
dalam pengumpulan data uji. Akurasi data juga
sangat dipengaruhi oleh kemampuan matadalam membaca diagonal indentasi terutama
dalam hal menetapkan angka-angka di
belakang koma. Oi sam ping itu, selama
pengamatan dan pengukuran diagonal'.
indentasi disarankan lampu ruang lab yang
berada tepat diatas micro hardness sebaiknya
dipadamkan karena pancaran cahaya lampuakan membias pad a bagian eye-piece
instrumen sehingga mengganggu kecermatan
mata dalam melakukan pengukuran. Selain itu,
penempatan beban harus mantap, agar ketika
indentor turun menuju objek tidak labil dan
jejakan yang diperoleh lebih terformat denganbaik (sempurna). Perlu diketahui pula bahwa
kerja indentor dapat terganggu oleh getaran-
getaran pad a meja instrumen.
Gambar 3
DAFTAR PUSTAKA
E.J., BRADBURY "Dasar Metalurgi Untuk
Rekayasawan", PT. Gramedia Pustaka
Utama, Jakarta, 1991, halaman 94.
2
3.
Gambar 4
4,
ANONIM, "Leitz Miniload 2 Micro Hard-
ness Tester for Vickers-Knoop and
Scratch Hardness", Ernst Leitz Wetzlar
Canada Ltd, Midland Ontario, 1979, p.11.
R.E.,SMALLMAN, "Metalurgi Fisik.Modern", PT. Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta, 1991, halo 85.
HADIJA Y A, "Petunjuk Operasi Leitz
Hardness Tester", Bidang Bahan Struktur
dan Pendukung PEBN-BATAN, 1992,dokumen No. EBN.2/002/92, halo 3.
HOWARD E. BOYER, Hardness Testing,
ASM International, Metal Park, OH
44037, USA, 1987, page 73.
5.
Penulis adalah
Pejabat Fungsional Litkayasa dan
Stat Bldang Teknologi Bahan Bakar
Reaktor Riset, P2TBDU, BAT AN
Gambar 5