BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Praktek Laboratorium Mekanik merupakan Praktek dasar yang harus dilakukan dan

dikuasai oleh setiap Mahasiswa yang akan menjadi seorang Ahli Mesin ( Mekanik ), baik

secara perencana maupun sebagai pembuat. Karena itulah seorang Mahasiswa harus mampu

menguasai jenis mesin – mesin yang ada di Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri

Sriwijaya.

Praktek Laboratorium atau khususnya Praktek Hardness Test ( Uji Kekerasan )

misalnya, bertujuan untuk mengetahuhi ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi /

penekan / daya tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak.

Dengan kata lain, Laporan ini mencoba menuangkan / memberikan standar – standar

pengerjaan / pengujian, cara menganalisa data dan mampu meneliti setiap benda / material

yang akan diuji. Sebagai penunjang, Mahasiswa dituntut untuk mampu mempunyai keahlian

dalam pembuatan Langkah Kerja / Percobaan sebelum melakukan proses pengujian pada

benda / material maupun pada Mesin yang akan digunakan. Sehingga terhindar dari hal – hal

yang tidak di inginkan.

1.2 Tujuan Pengujian

Hardness Test atau Uji Kekerasan mempunyai tujuan pengujian, yaitu:

1. Bisa melakukan pengujian kekerasan bahan / material yang belum di ketahui nilai

kekerasannya.

2. Bisa menentukan kekerasan bahan dan membedakan kekerasan dari setiap jenis

bahan / material yang telah diuji kekerasannya.

3. Bisa menentukan kekerasan bahan / material dengan menggunakan Metode

Brinnell, Metode Rockwell dan Metode Vickers.

BAB II

1

PEMBAHASAN

2.1 Teori Dasar

Untuk menentukan kekerasan bahan / material dapat digunakan metode pengukuran

atau pengujian ketahanan kekerasan terhadap penetrasi: Bola kecil, Kerucut dan Piramida.

Pertama – tama alat tekan atau penetrator ditekankan kedalam bahan / material dengan

menggunakan Indentor bola baja atau Intan, kemudian beban dinaikkan dan kekerasan

terbaca, yaitu selisih kedalaman penetrasi yang ditimbulkan oleh beban akhir dan beban awal,

dikala pengujian kekerasan tergantung pada bentuk dan jenis metode penekan yang dipakai

juga beban yang digunakan.

Kekerasan adalah ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan / daya

tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak atau bias juga

diartikan dengan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh unsur – unsur

paduannya. Karbon dalam besi secara pasti mempengaruhi kwalitas baja dan kekerasan yang

dibutuhkan dapat dicapai dengan perlakuan panas.

Dari beberapa penyelidikan atau pengetesan bahwa bahan akan berubah kekerasanya

bila dikerjakan dengan cold worked (misalnya : pengerolan dan penarikan).

2.2 Jenis – Jenis Metode Kekerasan

Untuk menentukan atau mengetahui nilai kekerasan suatu benda / material dapat

dilakukan dengan cara pengujian atau pengetesan, yaitu :

1. Metode Martens

2. Metode The File Hardness Test

3. Metode Palu Poldi

4. Metode Mohs

5. Metode Shore

6. Metode Brinnell

7. Metode Rockwell

8. Metode Vickers

Diantara Metode pengujian diatas yang akan dibahas dalam Laboratorium Mekanik

Teknik Mesin ada tiga, yaitu : Metode Brinnell, Metode Rockwell dan Metode Vickers.

Metode Brinnell

2

Metode ini digunakan dengan cara menekankan Penetrator dengan Indentor Bola Baja

kepermukaan benda / material dengan beban penekanan sesuai dangan Indentor dan jenis

benda / material yang akan diuji. ( lihat tabel )

Alat Penetrasi yang di gunakan adalah Indentor Bola Baja yang dikeraskan dengan

ukuran Ø 10 mm, Ø 5 mm, Ø 2,5 mm.

Metode ini di gunakan untuk menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat

Treatment(perlakuan panas)

Metode ini digunakan untuk mengetes atau menguji kekerasan logam yang belum

dilakukan proses Heat Treatment ( perlakuan panas ).

Material yang diuji adalah material yang lunak saja dan harga kekerasannya hanya

sampai 450 HB (Kg/mm2), jika hasil pengujiannya didapat harga kekerasannya diatas 450 HB,

maka hasil pengujiannya kurang teliti.

Metode Brinnell sangat baik untuk logam – logam tuang yang tidak rata kekerasannya.

Kekurangan dari Metode Brinnell bekas tekanannya besar, sehingga merusak permukaan

material, logam material yang akan diuji kekerasannya harus rendah dari kekerasan Indentor

Bola Baja dan mengukur bekas diameter bekas penekanannya agak sulit, sehingga

memerlukan ketelitian.

Harga kekerasan Brinnell adalah:

dimana :

P = Beban ( Kg )

D = Dimaeter Indentor ( mm )

dr = Diameter hasil penekanan rata – rata ( mm )

Tabel. Hubungan Antara Diameter Indentor dengan Beban

Ball Diameter, D Brinnell

3

)(

222 drDDD

PHB

d1

d2

10 5 2,5 1,25 1 Hardness AplicationN Kg N Kg N Kg N Kg N Kg Range

29420 3000 7355 750 1839 187,5 450,92 46,9 294,2 30,0 143 – 945 Steel, Grey cast iron

9807 1000 2450 250 612,5 62,5 152,98 15,6 98,07 10,0 48 – 315

Non metals, Grey cast iron, Aluminium, Copper, Brass, Bronze, Heat Trated

4903 500 1226 125 306 31,2 76,49 7,8 49,03 5,0 23,8 – 79 Aluminium, Annealed2453 250 612,9 62,5 152,98 15,6 38,25 3,9 24,52 2,5 11,9 – 79 Bearing metals1226 125 306 31,2 76,49 7,8 19,61 2,0 11,77 1,2 6,0 – 39 Lead190,3 50 122,6 12,5 30,40 3,1 7,85 0,8 4,90 0,5 2,4 – 15,8 Very soft materials

Alat Dan Bahan

1. Hardness Tester Machine 5. Benda / Material Uji

2. Lensa dengan pembesaran 50 X 6. Kunci L

3. Mistar Skala 50 X 7. Amplas

4. Indentor bola baja Ø 2,5 mm 8. Kikir

Langkah Percobaan :

1. Pertama – tama kikir benda / material uji hingga rata

2. Kemudian setelah di kikir amplas benda / material tersebut hingga mendapatkan

kehalusan

3. Persiapkan Hardness Tester Machine jenis Albert Gnehm

4. Hidupkan Mesin / Lampu Mesin

5. Pasang Indentor Bola Baja dengan ukuran Ø 2,5 mm

6. Pasang Landasan benda uji pada kedudukannya

7. Pasang / letakkan Benda / Material uji pada landasan dengan posisi bagian yang di

amplas menghadap keatas / lampu, kemudian kencangkan dengan memutar

Handwheel

8. Pasang Mistar pada lensa / Mesin

9. Pilih beban yang sesuai dengan penetrator atau P = 187,5 Kg

10. Gerakkan tuas keposisi 1, kemudian posisi 2, lalu posisi 3, dan terakhir posisi 4 secara

perlahan - lahan

11. Tunggu hingga 20 detik

12. kembalikan tuas keposisi 1 ( posisi semula )

13. Ukur diameter bekas penekanan secara teliti pada layar / lensa dengan menggunakan

mistar skala 50 X, Catat Hasilnya

14. Lakukan kembali pengujian sebanyak 5 X

4

15. Ambil benda uji dan matikan mesin

16. Tentukan nilai kekerasannya dengan perhitungan

Data Hasil Pengujian Metode Brinnell

No.

Bahan D (mm) P (Kg) d (mm) dr (mm)HB

(Kg/mm2)

1. KUNINGAN0 2,5 62,5

d1 : 0.640.645 187.4

d2 : 0.65

d1 : 0.660.665 177.05

d2 : 0.67

d1 : 0.65 0.65 185.2

d2 : 0.65

d1 : 0.64 0.645 187.4

d2 : 0.65

d1 : 0.79 0.795 122.5

d2 : 0.8

Analisa Data

Kg/mm2

Kg/mm2

Kg/mm2

5

)(

2221

drDDD

PHB

)(

2223

drDDD

PHB

)(

2224

drDDD

PHB

)(

2225

drDDD

PHB

554321 HBHBHBHBHB

HB

)(

2221

drDDD

PHB

Kg/mm2

Penyimpangan Maksimal = HB Maksimal –

= 19,466 – 16,305 = 3,161 Kg/mm2

Penyimpangan Minimal = – HB Minimal

= 16,305 – 11,708 = 4,597 Kg/mm2

Penyimpangan Rata – rata =

Kg/mm2

% Error =

%

HB yang sebenarnya = ( ± % Error )

= ( 16,305 ± 23,79 % )

HB = 16,305 HB 2,5/ 62,5/ 20 Metode Rockwell

Metode ini sebenarnya merupakan gabungan dari metode Brinnell dan Vickers,

sehingga hasilnya pun cukup presisi dan cepat.

Metode ini digunakan dengan cara menekankan Penetrator dengan Indentor Bola Baja

Ø 1/16" dan intan yang berbentuk kerucut dengan sudut puncak 120° kepermukaan material

yang diuji dengan beban penekanan sesuai dengan Indentor yang dipakai.

Indentor yang dipakai dalam pengujian Metode Rockwell :

a. Untuk logam – logam lunak digunakan Bola Baja Ø 1/16" dengan beban 100 Kg

b. Untuk Baja – baja yang keras digunakan intan dengan sudut 120° dengan beban

150 Kg

Metode Rockwell digunakan untuk menguji material dari yang lunak sampai yang

keras. Metode Rockwell proses pengujiannya yang cepat dan tepat sehingga dapat digunakan

untuk pengujian / pengerasan kekerasan bahan secara masaal dan bekas tekanannya kecil

sehingga tidak merusak permukaan material. Tetapi Metode Rockwell tidak dapat digunakan

pada bahan / material yang tipis yang tebalnya di bawah 1 mm.

6

2

an Minimal Penyimpangan MaksimalPenyimpang

%100

HB

rataan RataPenyimpang

HB

HB

HB

Jika mengukur atau menguji dengan bola baja Ø 1/16" dan bebanya 100 Kg. maka

kekerasannya disebut HRB (Hardness Rocwell Ball).

Jika mengukur atau menguji dengan Intan 120° dan bebannya 150 Kg, maka kekerasannya

disebut HRC (Hardness Rockwell Cone).

Alat Dan Bahan

1. Hardness Tester Machine

2. Indentor bola baja Ø 1/16"

3. Landasan benda uji

4. Kunci L

5. Benda / Material uji

Langkah Percobaan :

1. Persiapkan Hardness Tester Machine

2. Pasang Indentor Bola Baja Ø 1/16"

3. Pasang landasan benda uji pada kedudukannya

4. Pasang Benda Uji pada landasan, kemudian kencangkan dengan memutar Handwheel

5. Pilih Beban Major P = 100 Kg

6. Atur Posisi jarum Dial Indikator pada 0 ( nol ) dengan cara memutar ringnya

7. Tarik Tuas Unloading

8. Tunggu tuas Loading turun perlahan – lahan, setelah itu mulai menghitung hingga 20

detik

9. Tarik Tuas Loading keatas, atau keposisi semula

10. Lihat / Baca nilai kekerasannya pada Dial Indikator, kemudian catat hasilnya

11. Lakukan kembali sebanyak 5 X

12. Lepaskan benda uji, dengan cara memutar Handwell

13. Tentukan nilai kekerasannya dengan perhitungan

Tabel. Hubungan Penetrator dan Beban untuk Metode Rockwell

GROUP METHOD PENETRATOR

MAJOR LOAD MINOR LOAD

N Kg N Kg1 HRB 1/16" Ball 080,7 (100) 98,07 (10)

7

HRC 120° Diamond 1471 (150) 98,07 (10)

2 HRA 120° Diamond 588,6 (60) 98,07 (10)HRD 120° Diamond 980,7 (100) 98,07 (10)HRE ⅛" Ball 980,7 (100) 98,07 (10)HRF 1/16" Ball 588,6 (60) 98,07 (10)HRG 1/16" Ball 1471 (150) 98,07 (10)HRH ⅛" Ball 588,6 (60) 98,07 (10)HRK ⅛" Ball 1471 (150) 98,07 (10)

3 HRL ¼" Ball 588,6 (60) 98,07 (10)HRM ¼" Ball 980,7 (100) 98,07 (10)HRP ¼" Ball 1471 (150) 98,07 (10)HRR ½" Ball 588,6 (60) 98,07 (10)HRS ½" Ball 980,7 (100) 98,07 (10)HRV ½" Ball 1471 (150) 98,07 (10)

4 25 N 120° Diamond 147,1 (15) 29,42 (3)30 N 120° Diamond 294,2 (30) 29,42 (3)45 N 120° Diamond 441,3 (45) 29,42 (3)

5 15 T 1/16" Ball 147,1 (15) 29,42 (3)30 T 1/16" Ball 294,2 (30) 29,42 (3)45 T 1/16" Ball 441,3 (45) 29,42 (3)

Data Hasil Pengujian Metode Rockwell

No.

Bahan Indentor P (Kg) HRB

1.

TEMBAGA

Bola Baja Ø 1/16"

100

52,9

43,4

39

44,2

48,1

Analisa Data

85

54321 HRBHRBHRBHRBHRBHRB

= 45,52 HRB

Penyimpangan Maksimal = HRB Maksimal –

= 52,9 – 45,52 = 7,38 HRB

Penyimpangan Minimal = – HRB Minimal

= 45,52 – 36 = 6,52 HRB

Penyimpangan Rata – rata =

= 6,95 HRB

% Error =

= 15,26 %

HRB yang sebenarnya = ( ± % Error)

= ( 45,52 ± 15,26 % )

HRB = 45,52 HRB 1/16" / 100/ 20 Metode Vickers

Metode ini sama dengan metode Brinnell yaitu besarnya nilai kekerasan ditentukan

oleh beban penekanan dibagi dengan luas permukaan bekas penekanan.

Metode ini digunakan dengan cara menekankan penetrator dengan indentor intan yang

berbentuk piramid dengan dasar bujur sangkar dan sudut puncaknya 136º kepermukaan

material yang akan diuji.

Beban penekanan yang digunakan pada metode Vickers ini mulai dari 1 Kg sampai

120 Kg.

Untuk beban 1, 3, 5 Kg dengan tambahan bandul

Untuk 10, 30, 100 Kg tanpa tambahan bandul

Metode Vickers dapat menguji bahan / material yang keras, tipis yang tebalnya

dibawah 1 mm, dan hasilnya lebih presisi.

Harga kekerasan Vickers, yaitu :

(Kg/mm2)

9

HRB

HRB

2

an Minimal Penyimpangan MaksimalPenyimpang

%100

HRB

rataan RataPenyimpang

HRB

2854,1d

PHV

Dimana : P = Beban Penekanan (Kg)

d = Diagonal Rata – rata (mm)

Alat Dan Bahan

1. Hardness Tester Machine

2. Lensa Pembesaran 50 X

3. Indikator Intan 136º

4. Kunci L

5. Landasan Benda Uji

6. Amplas

Langkah Percobaan :

1. Persiapkan Hardness Tester Machine

2. Amplas benda / material uji hingga rata atau mengkilap

3. Pasang landasan benda uji pada mesin

4. Pasang Indentor Intan 136º

5. Pilih Beban P = 30 Kg

6. Pasang Mistar Skala 50 X

7. Letakkan benda uji pada landasan dengan posisi bagian yang diamplas menghadap

keatas, kemudian kencangkan

8. Gerakkan Tuas pada posisi 1, 2, 3 dan 4 secara perlahan – lahan. Tunggu hingga 20

detik

9. Kemudian kembalikan tuas pada posisi 1

10. Ukur diagonal kekerasannya secara horizontal dan vertical dengan menggunakan

mistar skala 50 X dan hitung rata – ratanya

11. Lakukan kembali sebanyak 3 X

12. Lepaskan benda uji dari mesin

13. tentukan harga kekerasannya dengan perhitungan

10

d1

d2

Data Hasil Pengujian Metode Vickers

No.

BahanIndent

orP (Kg) d (mm) dr (mm)

HB (Kg/mm

2)

1.AmutitSteel

Intan136º

30

d1 : 1,101,075 48,155

d2 : 1,05

d1 : 1,15 1,15 42,072

d2 : 1,15

d1 : 1,201,175 40,304

d2 : 1,15

Analisa Data

= 48,155 Kg/mm2

= 42,072 Kg/mm2

= 40,304 Kg/mm2

= 43,510 Kg/mm2

Penyimpangan Maksimal = HV Maksimal –

= 43,155 – 43,510 = 4,645 Kg/mm2

Penyimpangan Minimal = – HV Minimal

= 43,510 – 40,304 = 3,206 Kg/mm2

11

21 854,1dr

PHV

22 854,1dr

PHV

23 854,1dr

PHV

3321 HVHVHV

HV

HV

HV

Penyimpangan Rata-rata =

= 3,925 Kg/mm2

% Error =

= 9,020 %

HV yang sebenarnya = ( ± % Error)

= (43,510 ± 9,020 %)

HV = 43,510 HV 136º/ 30/ 20

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Untuk menentukan kekerasan bahan / msterial dapat digunakan metode

pengukuran atau pengujian ketahanan kekerasan terhadap penetrasi: Bola kecil,

Kerucut dan Piramida.

Kekerasan adalah ketahanan suatu benda / material terhadap penetrasi / penekan /

daya tembus benda lain yang lebih keras dan nilai kekerasannya tidak mutlak atau

bias juga diartikan dengan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi

oleh unsur – unsur paduannya.

Metode Brinnell sangat baik untuk logam – logam tuang yang tidak rata

kekerasannya. Kekurangan dari Metode Brinnell bekas tekanannya besar, sehingga

merusak permukaan material, logam material yang akan diuji kekerasannya harus

rendah dari kekerasan Indentor Bola Baja dan mengukur bekas diameter bekas

penekanannya agak sulit, sehingga memerlukan ketelitian. Metode ini digunakan

untuk mengetes atau menguji kekerasan logam yang belum dilakukan proses Heat

Treatment ( perlakuan panas ).

12

2

an Minimal Penyimpangan MaksimalPenyimpang

%100

HV

rataan RataPenyimpang

HV

Metode Rockwell digunakan untuk menguji material dari yang lunak sampai yang

keras. Metode Rockwell proses pengujiannya yang cepat dan tepat sehingga dapat

digunakan untuk pengujian / pengerasan kekerasan bahan secara masaal dan bekas

tekanannya kecil sehingga tidak merusak permukaan material. Tetapi Metode

Rockwell tidak dapat digunakan pada bahan / material yang tipis yang tebalnya di

bawah 1 mm.

Metode Vickers dapat menguji bahan / material yang keras, tipis yang tebalnya

dibawah 1 mm, dan hasilnya lebih presisi.

13