Pengujian Rockwell Hardness

 BAB I

DASAR TEORI

 

1.1  Pengertian 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”.

Hardness Test, Kekerasan suatu material/bahan merupakan sifat mekanik yang sangat penting, karena dapat digunakan untuk mengetahui sifat mekanik lain yaitu strength (kekuatan). Nilai kekuatan tarik yang dimiliki suatu material juga dapat dikonversi dari kekerasannya. Seperti pada Gambar 1 di bawah ini.

Gambar diatas merupakan Sifat bahan yang berhubungan dengan kekerasan, Pengujian kekerasan ada bermacam-macam tergantung konsep yang dianut. Dalam engineering yang menyangkut logam kekerasan dinyatakan sebagai kemampuan untuk menahan indentasi / penetrasi / abrasi atau dengan definisi lain adalah ketahanan logam terhadap deformasi plastis.

1.2  Rockwell Test

Metode Hardness Test Rockwell berbeda dengan Brinell dan Vickers. Pada uji kekerasan Rockwell tidak melakukan pengukuran tapak tekan secara manual, pengukuran langsung dilakukan oleh mesin dan langsung menunjukkan nilai hardness dari bahan yang diuji, nilai ini dapat dilihat pada dial indicator.

 

Nilai kekerasan yang diperoleh berhubungan terbalik dengan kedalaman identasi. Indenter yang digunakan adalah bola baja yang diperkeras berukuran 1/16 in dan 1/8 in serta kerucut intan bersudut 120o dengan ujung bulat diberi nama brale. Pada operasi pengujian, Beban minor diterapkan sebesar 10 kgf yang menyebabkan identasi awal dan menempatkan identer pada posisi yang akurat untuk penekanan. Dial ditempatkan pada skala tanda set nol.

 

Selanjutnya, pemberian beban utama (major) yang berbeda besarannya tergantung pada skala rockwell yang digunakan lihat Tabel 1. Rockwell skala A digunakan untuk logam yang sangat keras. Rockwell skala B digunakan untuk menguji material dengan kekerasan medium. Skala B memiliki nilai 0 – 100. Nilai Hardness diatas 100 memberikan hasil pengujian yang kurang valid sebab kemungkinan indentor telah menjadi rata.

 

Rockwell skala C digunakan untuk menguji material dengan kekerasan tinggi yaitu diatas B100. Baja paling keras memiliki nilai C70. Skala C digunakan pada C20 ke atas.Metode Hardness Test Rockwell berbeda dengan Brinell dan Vickers. Pada uji kekerasan Rockwell tidak melakukan pengukuran tapak tekan secara manual, pengukuran langsung dilakukan oleh mesin dan langsung menunjukkan nilai hardness dari bahan yang diuji, nilai ini dapat dilihat pada dial indicator.

 

Nilai kekerasan yang diperoleh berhubungan terbalik dengan kedalaman identasi. Indenter yang digunakan adalah bola baja yang diperkeras berukuran 1/16 in dan 1/8 in serta kerucut intan bersudut 120o dengan ujung bulat diberi nama brale. Pada operasi pengujian, Beban minor diterapkan sebesar 10 kgf yang menyebabkan identasi awal dan menempatkan identer pada posisi yang akurat untuk penekanan. Dial ditempatkan pada skala tanda set nol.

 

Selanjutnya, pemberian beban utama (major) yang berbeda besarannya tergantung pada skala rockwell yang digunakan lihat Tabel 1. Rockwell skala A digunakan untuk logam yang sangat keras. Rockwell skala B digunakan untuk menguji material dengan kekerasan medium. Skala B memiliki nilai 0 – 100. Nilai Hardness diatas 100 memberikan hasil pengujian yang kurang valid sebab kemungkinan indentor telah menjadi rata.

 

Rockwell skala C digunakan untuk menguji material dengan kekerasan tinggi yaitu diatas B100. Baja paling keras memiliki nilai C70. Skala C digunakan pada C20 ke atas.

Prinsip Pengujian 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 Rockwell

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.

 

Pengujian Rockwell merupakan proses pembentukan lekukan pada permukaan logam memakai indentor atau penetrator yang ditekan dengan beban tertentu. Pada pengujain rockwell angka kekerasan yang ditunjukkan merupakan kombinasi antara beban dan indentor yang dipakai, maka perlu diberikan awalan huruf pada angka kekerasan yang menunjukkan kombinasi beban dan penumbuk tertentu untuk skala beban yang digunakan, skala yang sering digunakan adalah A dengan beban 60 kgf, B beban 100 kgf, dan C beban 150 kgf. Pada pengujian kekerasan bahan dengan metode Rockwell, kedalaman penetrasi permanen yang dihasilkan dari penerapan dan pelepasan beban utama dipakai untuk menentukan angka kekerasan Rockwell, dapat dilihat pada persamaan 1.

𝐻𝑅 = 𝐸 − 𝑒 (1)

Di mana,

E = konstanta dengan nilai 100 untuk indentor intan dan 130 untuk indentor bola.

e = kedalaman penetrasi permanen karena beban utama (F1) diukur dengan satuan 0,002 mm.

 Jadi, e = h/0,002 (Callister, 2000)

 

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 member 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II

PROSEDUR PRAKTIKUM

 

2.1 Bahan

a. ST 37

b. EMS 45

c. Besi Cor

d. Amutit

e. Silver Steel

f. Spesial K

g. Kuningan

h. Aluminium

i. Tembaga

 

2.1 Alat

a. Alat Uji kekerasan

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

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

d. Mesin Penggerinda

 

2.3 Langkah Pengjian

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 III

ANALISA DAN PEMBAHASAN

 

3.1  Analisa Data

Data Hasil Pengujian HRB

 

Data Hasil Pengujian HRC (Benda yang sudah dikeraskan)

3.2  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 IV

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Farhan Nurrazzaq, dkk, 2019, Laporan Praktikum Uji Kekerasan Rockwell, Hal. 2, 4-11, Politeknik Negeri Semarang, Semarang

 

Firmansyah, https://www.detech.co.id/hardness-test/, Diakses pada tanggal 04 November 2021

 

Sulaeman, Maman, dkk, Proses Uji Dimensi, Uji Kekerasan Dengan Metode Rockwell Dan Uji Komposisi Kimia Pada Cangkul Di Balai Besar Logam Dan Mesin (Bblm) Bandung. Hal. 540-541, Politeknik Negeri Bandung, Bandung

 

Tri Nugraheni, Novi, dkk, Uji Kekerasan Material Dengan Metode Rockwell. Hal. 3-4, Universitas Airlangga, Sura