TEKNOLOGI BAHAN - PENGUJIAN BAHAN

I.   PENGUJIAN BAHAN-BAHAN

1.1.        Pendahuluan.

 

Sifat-sifat khas bahan industri dikenal secara baik karena bahan tersebut dipergunakan untuk berbagai macam keperluan dalam berbagai keadaan. Sifat-sifat bahan yang diinginkan sangat banyak, termasuk sifat-sifat mekanik (kekuatan, kekerasan, kekakuan, keliatan, keuletan, kepakaan takikan atau kekuatan impak, dsb), sifat-sifat listrik, sifat-sifat magnet, sifat-sifathermal, sifat-sifat kimia, sifat-sifat fisik, sifat-sifat teknologi dan masih banyak lainnya. Kebanyakan sifat-sifat tersebut ditentukan oleh jenis perbandingan atom yang membentuk bahan, yaitu unsure dan komposisinya. Sebagai contoh kadar suatu yang sangat rendah terabaikan dalam suatu ketakmurnian bahan memberikan pengaruh terhadap sifat-sifatnya.

Metode pengujian yang sering digunakan ada dua yaitu pengujian yang bersifat merusak dan pengujian yang bersifat tidak merusak. Pengujian yang bersifat merusak adalah pengujian tarik, pengujian kekerasan, dan uji pukulan takik. Sedangkan pengujian yang bersifat tidak merusak adalah pengujian magnetis, pengujian tembus, pengujian ultrasone, dan pengujian rontgen.

1.2 PENGUJIAN MERUSAK (DESTRUCTIVE TEST)

1. Pengujian Tarik

Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui sejauh mana kekuatan tarik sutu bahan. Kekuatan tarik dinyatakan dalam N/mm².

Kekuatan tarik dapat ditentukan dengan merarik sebauah bahan sampai putus itu. Keterangan-keterangan yang diperoleh pada penarikan sampai putus itu, dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran-ukuran dari benda uji. Untuk memperoleh nilai-nilai yang dapat dibandingkan, adalah perl untuk membuat perjanjian mengenai ukuran-ukuran dan bentuk dari benda uji itu, yaitu batang uji tarik.

Batang uji tarik yang biasa dipakai merupakan sebuah batang yang bundar, dengan ujung-ujung tebal untuk pemasangan pada mesin. Ditengah-tengah batangnya (bagian yang lebih kecil) terdapat bagian pengukuran yang sebenarnya, Dengan panjang pengukurannya dinyatakan dengan dua tanda pengenal. Panjang lo dari daerah ukur ini mempunyai perbandingan tertentu dengan diameter do dari batang itu.

Yang sering digunakan ialah perbandingan = 10 atau 5 ;

 

Gambar 1.1 Spesimen Uji tarik Standar

Batang-batang yang memenuhi syarat perbandingan-perbandingan tetap disebut batang uji tarik proporsionai.

Untuk batang-batang dp = 10,       pajang uji paralel     lo  =

Dan untuk batang-batang dp = 5,   pajang uji paralel     lo =

Pada alat tarik, batang-batang uji tarik tersebut ditarik sampai putus. Pada penarikan sampai putus ini dicatat gaya dan perpanjangan. Gaya dan perpanjangan ini dapat digambarkan pada diagram gaya perpanjangan. Jika gaya dibagi dengan luas penampang batang uji tarik diperoleh tegangan yang disebut tegangan nominal s. Begitu pula panjang awal lo, jika dinyatakan perpanjangan itu dalam perbandingan dengan panjang ukur sehingga mempunyai ukuran yang obyektif, yang disebut regangan spesifik e.

Regangan spesifik dinyatakan dengan rumus :

atau dalam prosentase panjang ukur:

Dengan e = regangan spesifik dalam %.

Dl = perpanjangan absolut dalam mm.

lo = panjang awal dalam mm.

a. Kurva tarik

Bentuk kurva tarik dari suatu baja lunak bila digambarkan adaiah :

		e

 

Gambar 1.2 Kurva Tarik

Jika material diberi tegangan, material akan meregang mulai pada titik awal hingga keadaan tertentu kita melihat sebuah garis lurus. Dengan bertambahnya tegangan  garis lurus ini mulaii melengkung hingga terjadilah bendera. Bendera yang terbentuk ini disebut keadaan melumer dan kebanyakan terjadi pada baja lunak. Bendera lumer itu melukiskan sifat dari bahan Dengan bahan mengalami deformasi parmanen.

b. Garis Modulus

Bila beban pada batang uji tarik ditingkatkan dengan perlalahan-­lahan dan dengan mencatat beban serta perpanjangan pada saat tertentu. teriadilah bagaian pertama daril kurva tarik merupakan garis lurus. Garis lurus dalam diagram ini disebut garis modulus seperti diperlihatkan pada gambar 1.3 berikut ini,

Gambar 1.3 Garis modulus

Misalkan :      Pada beban 1 kN perpan_.jangannya adalah 0,1 mm.

Pada beban 2 kN perpanjangannya adalah 0,2 mm.

Pada beban 3 kN perpanjangannya adalah 0,3 mm.

Pada beban 4 kN perpanjangannya adalah 0,4 mm.

Yang istimewa  pada kondisi ini adalah bila mana beban yang diberikan dihilangkan maka deformasi yang terbentuk akan hilang. Keadaan ini disebut perpanjangan elastisitas (Modulus Elastis).

c. Madulus ElastiSitas

Modulus elastisitas dihitung dengan membagi tegangan oleh regangan spesifiknya. Tegangan dan regangan spesifiknya  terjadi sepanjang garis modulusnya.

                       

Dengan :       E = modulus elastisitas dalam N/mm²

s = tegangan elastis dalam N/mm²

e = regangan yang bersangkutan.

Orang pertama yang merumuskan gejala ini adalah Hooke dengan    melakukan beberapa percobaan pada kawat-kawat logam, sehingga persamaan ini sering disebut hukum Hook

Ia merumuskan penemuannya sebagai berikut :

Dengan :       = perpanjangan dalam mm.

= gaya dalam N.

= panjang asal dalam mm.

= luas penampang semula dalam mm².

 = modulus elastisitas bahan dalam N/ mm².

Elastisitas material menunjukkan sifat kekakuan dari material, sifat kekakuan ini dapat diperlihatkan pada gambar grafik berikut ini:

	ss

 

Gambar 1.4 Bahan tidak kaku dan kaku

Tabel 1. Modulus elastis E dari berbagai bahan dalam N/mm².

Bahan	E
Baja Tembaga Titanium Besi tuang Paduan-paduan aluminium Paduan-paduan magnesium Polyester berserat gelas Kayu bundar Tripleks	206000 128000 108000 98100 68600 46000 4900-22600 11800 9070 2740 120

d.  Batas keseimbangan, batas elastisitas

Pada peningkatan beban sewaktu uji tarik, pada suatu ketika garis lurus itu (garis modulus) akan beralih menjadi garis lengkung (Gambar 1.5). Titik Dengan ini terjadi disebut batas keseimbangan atau batas proporsional dan merupakan tegangan paling tinggi dengan mana modulus elastisitas itu dapat ditentukan dengan regangan spesifik yang bersangkutan.

Bila beban ditingkatkan sampai titik A, maka perpanjangannya lebih cepat daripada sewaktu pada garis modulus. Akan tetapi sewaktu bebannya ditiadakan, batang itu akan mengepir kembali sampai panjang semula. Titik B Dengan itu terjadi, jadi titik dari mana terjadi perpanjangan yang tetap pada beban yang bertambah, disebut batas elastis. Dilihat dari segi perancangan, hal ini merupakan perubahan bentuk yang tetap.

 

Gambar 1.5 Madulus elastisitas

e.  Batas Lumer Re (dahulu )

Baja lunak mempunyai sifat aneh seperti terlihat pada gambar 1. 6 Dengan perpanjangan plastisnya dicanangkan oleh pengurangan beban yang mendadak, diikuti dengan perpanjangan yang meningkat dan peningkatan beban yang mendadak lagi. Gejala ini disebut melumernya baja, yang ditandai dengan perubahan bentuk yang plastis dan naik turunnya beban. Pernyataan batas lumer mempunyai kaitan dengan beban yang paling rendah pada waktu pelumeran. Pada suatu uji tarik titik ini mudah diamati dan menentukan untuk batas lumer terendah Re.

                       

Dengan :        = batas lumer (N/mm²).

 = beban terendah pada waktu pelumeran (N).

= penampang semula (mm²).

 

Gambar 1.6  Kurva tarik dari baja lunak.

f. Batas regangan  (dahulu ).

Untuk kebanyakan bahan tidak dapat ditentukan batas lumernya, oleh karena tidak memperlihatkan gejala lumer seperti pada grafik di atas. Dengan metode offset besaran R_e kita tentukan  dengan menarik garis sejajar garis elastis pada besaran regangan 0,2 %. adalah tegangan pada batang uji tarik pada saat terjadinya perpanjangan tetap sebesar 0,2% dari panjang ukur semula.Sebagai contoh dioerlihatkan pada gambar berikut (gambar 1. 7)

Gambar 1.7 Kurva tarik dari bahan tanpa batas lumer.

g.  Kekuatan tarik maksimum (dahulu )

Kekuatan material ditunjukkan dengan kekuatan tarik maksimum, kekuatan tarik ini adalah tegangan maksimal yang terjadi pada sebuah material yang diamati pada waktu dilakukan uji tarik yang dituliskan dengan persamaan:

                       

Dengan :        = Kekuatan tarik (N/mm²)

 = beban maksimum (N).

= penampang semula (mm²)

h. Reduksi Penampang Z/ Pelentikan (dahulu )

Begitu beban maksimum tercapai kita dapat melihat, bahwa batang itu mengalami pengecilan penampang  yang disebut melentik. Pelentikan ini akan berlanjut sampai batang uji itu patus. Maka pada tempat patah itu bahan tersebut sangat berubah bentuknya dan menjadi lebih kecil. Hal ini akan terjadi lebih kuat lagi pada bahan yang liat dari pada pada bahan yang getas.

Reduksi penampang (pelentikan), Z ini merupakan persentase pengecilan penampang terbesar terhadap penampang asal dan dituliskan denga persamaan:

                       

Dengan:

   = pelentikan dalam %;

 = penampang asal dalam mm² ;

 = penampang ditempat yang putus dalam mm².

Bentuk pelentikan dapat dimati seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut (gambar 1. 8)

Gambar 1.8 Uji tarik total

i. Regangan patah e (dahulu )

Regangan patah ialah suatu sifat mekanik, yang diukur pada batang uji tarik yang patah. Bila batang yang patah itu kita sambungkan dengan teliti, maka kita dapat mengukur berapa batang itu menjadi lebih panjang. Perpanjangan ini, dinyatakan dengan persentase dari panjang ukur semula, menghasilkan regangan patah.

Dengan;

   = regangan patah, regangan setelah patah dalam %;

l  = panjang ukur semula dalam mm;

  = panjang ukur setelah patah dalam mm.

Regangan patah dianggap sebagai ukuran untuk keliatan bahan; yang berarti; bahan yang liat memiliki regangan patah yang tinggi.

Pada penanganan regangan patah adalah penting untuk mengetahui berapa tadinya per­bandingan 1. Id,, dari batang yang bersangkutan itu, oleh karena mempunyai pengaruh terhadap nilai yang diperolehnya.

Sebab sebagian besar dari perpanjangan plastis terjadi ketika dan pada tempat pelentikan . Daerah ini di mana pelentikan itu terjadi adalah ­adalah lebih kecil pada batang uji tarik yang panjang (dp 10) terhadap panjang ukur lo daripada yang pendek (dp 5)

Gambar 1.9  Batang-batang uji tarik yang telah diuji

j.      Arti secara praktis dari bentuk suatu kurva hasil uji tarik

Gambar 1.10 Kurva tarik pada bahan secara umum.

Tugas 1.

1.      Jelaskan pengujian DT dan NDT dan sebutkan jenis-jenis pengujian yang dapat dilakukan kedua pengujian tersebut.

2.      Sebutkan apa tujuan dilakukan pengujian tarik.

3.      Mengapa perlu dilakukan standar batang uji tarik

4.      Gambarkan batang uji tarik bundar untuyk Dp 5 dan Dp 10, sertai dengan ukuran-ukuran yang utama.

5.      Sebutkan dan jelaskan sifat-sifat utama yang di dapatkan dari uji tarik

6.      Gambarkan grafik tegangan-regangan dan tentukan titik sebagaiu berikut:

a.     Batas proportional

b.     Batas Elastisitas

c.     Batas Plastis

d.     Batas Tegangan ulur

e.     Batas tegangan Maksimum

f.        Titik Patah

7. Jelaskan titik pada diagram fasa seperti yasng disebutkan pada soal

nomor 6 di atas.

8.      Mengapa sifat Modulus elastis begitu penting pada bahan, jelaskan dan tuliskan persamaan modulus elastis berdasarkan persaan Hook.

9.      Gambarkan grafik tegangan regangan hasil uji tarik untuk bahan:

a.     Kaku

b.     Lunak

c.     Duktil

d.     Tegar.

10.  Suatu hasil uji tarik dengan data sebagai berikut:

Diameter awal (Do) = 10 mm

No	Gaya Tarik (KN)	Pertambahan Panjang (mm)	Keterangan
1	23	0,0012	proportional
2	35	0,13	Lumer
3	43	3,2	Maksimum
4	32	-	Patah

            

Setelah batang uji patah dan disambung kembali ternyata batang mengalami pertambahan panjang menjadi 123,5 mm, dan mengalami pengecilan penampang 8,25 mm

Ditanyakan:

a.     Gambarkan batang uji standarnya

b.     Hitung Tegangan proportional, lumer, maksimum, dan patah

c.     Hitung Regangan proportional, lumer, maksimum, dan patah

d.     Hitung reduksi penampang

e.     Hitung Modulus elastis

f.        Gambarkan grafik gaya tarik dan pertambahan panjang

g.     Gambarkan grafik tegangan tarik dan regangan tariknua

h.      Bandingkan grafik antara tegangan-regangan dan grafik gaya tarik dan petambahan panjang.

2. Pengujian Kekerasan

Kekerasan adalah tahanan yang dilakukan oleh bahan terhadap desakan kedalam yang tetap, disebabkan oleh sebuah alat pendesak dengan bentuk tertentu di bawah pengaruh gaya tertentu; suatu desakan yang kecil (atau tidak dalam) menunjukkan kekerasan yang besar.

Pengujian kekerasan dapat dilakukan dengan beberapa metode berikut;

1. Menurut Brinnel; dinyatakan dengan HB (Hard Brinnel).
2. Menurut Vickers; dinyatakan dengan HV(HardVickers).
3. Menurut Rockwell

1.      Menggunakan penetrasi bola; dinyatakan dengan HRB (Hard Rockwell Ball.

2.      Menggunakan penetrasi intan berbentuk kerucut; dinyatakan dengan HRC (HardRockwell Cone).

a.  Pengujian kekerasan menurut Brinnel (HB)

Pada metode Brinnel menggunakan sebuah bola baja yang dikeraskan sebagai penetrasi ditekankan pada permukaan benda uji yang licin dengan suatu gaya tertentu yang dilukiskan seperti pada gambar  1. 11

Gambar 1.11 Prinsip pengukuran kekerasan menurut Brinnel.

Kekerasan dengan metode Brinnel (HB) dihitung berdasarkan rumus;

           

atau        

Keterangan;

	= nilai kekerasan menurut Brinnel (N/mm2)
	= gaya desakan (N/kgf)
	= luas segmen bola dari desakan (mm2)
	= diameter bola (mm)
	= diameter segmen bola dari desakan (mm)
	= faktor konversi dari kgf ke Newton

Diameter bola baja dapat berbeda-beda, tetapi ada beberapa ukuran menurut peraturan yait; 10, 5, 2.5, dan 1 mm. Gaya pendesakannya harus dipilih sedemikian besarnya, sehingga diameter dari pendesakannya terletak antara 0,2D dan 0,6D sehingga pengukurannya dapat diandalkan.

Nilai-nilai kekerasannya hanya dapat disamakan bila terjadi perandingan F/D² yang sama.

Tabel 1.2 Pedoman dari pengukuran kekerasan Brinnel.

F/D2 (F dlm kgf)	30	10		5		2,5		1,25
Pencapaian HB	60 sampai 450	22 sampai 315		11 sampai 158		6  sampai 78		3  sampai 39
Lama pembebanan (S)	15	30		30		120		180
Penerapan	Logam besi	Logam bukan besi
	Baja, Baja tuang, Besi tuang Paduan nikel dan kobalt	Paduan-paduan tuang dan remas dari logam ringan, Tembaga, Kuningan, Perunggu, dan nikel	Aluminium murni, magnesium kuningan tuang		Bahan-bahan bantalan		Timbel, timah putih

Kekerasan HB sering digambarkan dalam catatan seperti berikut ini;

                        150 HB 5/250/30

Keterangan:

150	= nilai kekerasan (kgf/mm2).
HB	= Simbol metode kekerasan Brinnel.
5	= diameter peluru (penetrasi)
250	= beban dalam kgf.
30	= lama pembebanan dalam detik.

Pada baja bukan paduan seperti terdapat hubungan antara kekerasan HB dan kekuatan tarik, yaitu menurut persamaan berikut;

                       

Kerugian dari metode Brinnel ialah;

1. Untuk mendapatkan hasil yang teliti, sebaiknya memilih bola baja yang besar, tetapi Hasil pendesakan menimbulkan kerusakan pada komponen yang diukur.
2. Tidak cocok mengukur kekerasan pada bahan yang keras.
3. Tidak dapat mengukur permukaan yang kecil karena pendesaknya besar.
4. Metodenya terlalu rumit.

                                                        

Keuntungan dari metode ini adalah;

1. Karena ukuran pendesaknya besar, metode ini sangat cocok untuk mengukur bahan yang tidak homogen.seperti besi tuang dan perunggu. Dengan ini diperoleh ”nilai rata-rata” yang baik seperti gambar 1.12.

Gambar 1.12 Nilai rata-rata yang baik dan jelek.

b.  Pengujian kekerasan menurut Vickers

Pada pengukuran kekerasan menurut Vickers sebuah intan yang berbentuk limas (piramid) dengan sudut puncak 136^O ditekankan pada bahannya dengan suatu gaya tertentu (lihat gambar 1.14), maka pada bahannya terdapat bekas penettrasi dari intan ini. bekas penettrasi ini bertambah besar kalau bahannya bertambah lunak dan kalau bebannya bertambah besar. Besar beban yang biasa digunakan pada metode vickers adalah 30 kgf (≈294N).

Seperti pada metode Brinnel, kekerasan Vickers (HV) dihitung dari perbandingan antara gaya dan luas yang dihitung dari pendesakan yang berbentuk limas.

                  

Keterangan;

	= nilai kekerasan menurut Vickers (N/mm2)
	= gaya desakan (N/kgf)
	= luas segmen bola dari desakan (mm2)
	= faktor konversi dari kgf ke Newton

Gambar 1.13 Prinsip pengukuran kekerasan menurut Vickers.

Luas dari pendesakannya ditentukan dengan nilai rata-rata dari diagonal d₁ dan d₂ dihitung dengan;

                                           

Dengan;       

sehingga      

 seperti pada metode Brinnel, waktu pembebanan tergantung dari bahan yang harus diukur. Untuk baja, tembaga, dan paduan-paduan tembaga 10-15 detik dan untuk logam-logam ringan kira-kira 30 detik. Sampai 350 HV, Brinnel dan Vickers memberikan hasil yang sama, selebihnya mereka menyimpang.

Kekerasan HV sering digambarkan dalam catatan seperti berikut ini;

                        250 HV 30/10

Keterangan:

250	= nilai kekerasan (kgf/mm2).
HV	= Simol metode kekerasan Vickers.
30	= beban dalam kgf.
10	= lama pembebanan dalam detik.

Keuntungan-keuntungan dari metode vickers adalah;

1. Dengan pendesak yang sama, baik kekerasan bahan yang keras maupun yang lunak dapat ditentukan.
2. Pendesakan yang kecil (kira-kira 0,5 mm) pada benda kerja yang harus diukur, hanya menyebabkan kerusakan kecil.
3. Penentuan kekerasan pada benda-benda kerja tipis adalah mungkin dengan memilih gaya yang kecil.

Kerugian-kerugian dari metode ini adalah;

1. Bahan-bahan yang tidak homogen, seperti besi tuang dan perunggu tidak dapat dipertanggung jawabkan untuk diukur dengan metode vickers.
2. Dibandingkan dengan pengukuran kekerasan menurut Rockwell, metode ini cukup memakan waktu lama karena adanya dua penanganan yang terpisah.
3. Permukaannya harus dikerjakan licin, sehubungan dengan pendesakan yang kecil.

c.  Pengujian kekerasan menurut Rockwell

Pada metode Rockwell sebuah pendesak ditekankan dalam dua tingkat pada benda kerja yang dikerjakan licin seperti pada gambar 1.14 Kedalaman pendesakan yang tetap merupakan ukuran untuk kekerasan, yang sekaligus dapat dibaca pada jam ukur.

Gambar 1.14 Prinsip pengukuran kekerasan menurut Rockwell.

Pengukurannya dapat dilakukan dengan bantuan sebuah kerucut intan dengan sudut pucak 120^O (Rockwell Cone dan dinyatakan dengan HRC.

Pengukuran dapat juga dilakukan dengan sebuah peluru baja kecil yang dikeraskan dengan diameter 1/16” (Rockwell Ball) dan dinyatakan dengan HRB.

1.    Metode Rockwell Cone (HRC)

Penukurannya dilakukan seperti pada gambar 1.16. mula-mula bahan diberi beban awal 10 kgf, maka ujungn dari kercucut itu masuk sedikit kedalam bahan. Penunjuk jam ukur menunjukkan kedudukan 100. Sekarang beban utama sebesar 140 kgf dipasang secara berangsur-angsur sehingga beban seluruhnya ialah 150 kgf. Penunjuk jam ukur berputar kemabali. Setelah beberapa lama, beban utama sebesar 140 kgf ditarik kembali; maka kerucut itu mengepir kemabali sedikit karena perubahan bentuk elastis dari bahan yang diukurnya. Sekarang penunjuk jam kur itu berputar sedikit naik. Kedudukan penunjuk paa saat itu adalah penting oleh karena kedudukan ini menyetakan nilai HRC. Pada HRC skala ukur mulai dari 0 sampai 100 HRC.

Satu putaran pada jam ukur merupakan kedalam 0,2 mm.

Bila dalamnya pendesakan 0,0 maka HRC adalah 100.

Bila dalamnya pendesakan 0,2 maka HRC adalah 0.

Bila dalamnya pendesakan 0,1 maka HRC adalah 50.

Gambar 1.15 Prinsip pengukuran Rockwell C.

Keuntungan dari Rockwell-C ialah;

1. Pengukurannya memerlukan waktu yang singkat oleh karena pengerjaannya yang sangat terbatas, sehingga pengukuran kekekrasan dengan metode HRC sangat cocok untuk pengontrolan dalam proses produksi.

Kerugian dari metode ini adalah;

1. Pengukuran dengan metode HRC terbatas pada bahan-bahan yang keras atau bahan yang sudah dikeraskan.
2. HRC hanya cocok untuk bahan-bahan dengan susunan yang homogen.

2.    Metode Rockwell Ball (HRB)

Metode ini pada dasarnya sama dengan metode HRC, hanya sekarang ditekan oleh sebuah peluruh baja yang dikeraskan dengan diameter 1/16”. Dengan beban tertentu kedalam bahannya. Pada HRB dipakai skala dari 30 (bahan yang paling lunak) samapai 130 (bahan yang paling keras).

Mula-mula bahan diberi beban awal 10 kgf, kemudian beban utama sebesar 90 kgf. Penunjuk jam ukur berputar kembali. Setelah beberapa lama, beban utamnya ditarik kembali; jam ukur menunjukkan berpa mm pelurunya masuk kedalam bahan.

Pencapaian ukuran 0,20 mm.

Bila dalamnya pendesakan 0,0 maka HRB adalah 130.

Bila dalamnya pendesakan 0,2 maka HRC adalah 0.

Bila dalamnya pendesakan 0,1 maka HRC adalah 80.

Catatan; Nilai HRB tidak disamakan dengan nilai HRC.

Gambar 1.16 Prinsip pengukuran Rockwell B.

1. Keuntungan dan kerugian dari Rockwell-B dalam garis besarnya adalah sama dengan keuntungan dan kerugian dari pengukuran Rockwell-C. Dalam keilmuan metode ini hampir tidak pernah dipergunakan karena tidak begitu teliti.

Tabel 1.3. Persamaan kekuatan tarik dan kekerasan baja

Kekerasan				Kekuatan Tarik/ s m	Kekerasan				Kekuatan Tarik/ s m
Brinnel	Vickers	Rockwell			Brinnel	Vickers	Rockwell
HB	HV	HRB	HRC	N/mm2	HB	HV	HRB	HRC	N/mm2
80	80	36.4		280	359	360
85	85	42.4		300	368	370
90	90	47.4		320	376	380
95	95	52		330	385	390
100	100	56.4		350	392	400
105	105	60		370	400	410
110	110	63.4		390	408	420
115	115	66.4		400	415	430
120	120	69.4		420	423	440
125	125	72.4		430	430	450
130	130	74.4		450		460
135	135	76.4		470		470
140	140	78.4		480		480
145	145	80.4		500		490
150	150	82.2		510		500
155	155	83.8		530		510
160	160	85.4		550		520
165	165	86.4		560		530
170	170	88.2		580		540
175	175	89.6		600		550
180	180	90.8		620		560
185	185	91.8		630		570
190	190	93		650		580
195	195	94		670		590
200	200	95		680		600		54.4
205	205	95.8		700		610		54.9
210	210	96.6		720		620		55.4
215	215	97.6		730		630		55.9
220	220	98.2		750		640		56.4
225	225	99		770		650		56.9
230	230		19.2	780		660		57.4
235	235		20.2	800		670		57.9
240	240		21.2	820		680		58.4
245	245		22.1	840		690		58.9
250	250		23	850		700		59.3
255	255		23.8	870		720		60.2
260	260		24.6	890		740		61.1
265	265		25.4	900		760		61.9
270	270		26.2	920		780		62.8
275	275		26.9	940		800		63.5
280	280		27.6	960		820		64.3
285	285		28.3	970		840		65
290	290		29	990		860		65.7
295	295		29.6	1010		880		66.3
300	300		30.3	1030		900		66.9
310	310		31.5	1060		920		67.5
320	320		32.7	1100		940		68
330	330		33.8	1130
340	340		34.9	1170
350	350		36	1200

    Sumber; Vliet (1984).

Tugas 2.

1.      Apa yang dimaksud dengan kekerasan?.

2.      Metode-metode apa yang anda ketahui tentang pengukuran kekerasan?.

3.      Mengapa benda uji pada pengujian kekerasan harus cukup tebal?.

4.      Paparkan prinsip pengukuran kekerasan menurut Brinnel?.

5.      Mengapa diameter pendesakan pada pengukuran Brinnel harus berada pada perbandingan tertentu dengan diameter pelurunya?.

6.      Apa arti catatan: 62 HB 5/62,5/120?. Jenis bahan apakah ini?.

7.      Apa keuntungan dan kerugian dari metode Brinnel?.

8.      Jelaskan prinsip dari pengukuran kekerasan menurut metode Vickers?.

9.      Bagaimana kita menentukan kekerasan HV pada metode Vickers?.

10.  Sebutkan keuntungan dan kerugian dari pengukuran kekerasan menurut Vickers?.

11.  Jelaskan prinsip pengukuran kekerasan menurut Rockwell?

12.  Apa keuntungan dan kerugian dari metode Rockwell?.

13.  Jika diketahui gaya yang digunakan untuk menekan sebuah baja sebesar 187 kgf; diameter bola baja yang digunakan 5 mm dan diameter rata-rata hasil penekanan 0,850 mm. Maka tentukan nilai kekerasan baja tersebut.

14.  Jika diketahui gaya yang digunakan untuk menekan sebuah aluminium sebesar 30 kgf dan diameter rata-rata hasil penekanan 0,55 mm. Maka tentukan nilai kekerasan baja tersebut.

3. Pengujian Impak.

Penggunaan baja untuk konstruksi besar sering terjadi gejala yang menghawatirkan. Jembatan-jembatan, kapal, bejana-bejana tekan, dan Derek-derek pecah secara mendadak seolah-olah terbuat dari kaca. Yang aneh adalah bahwa tegangan-tegangan pada konstruksi itu tidak tinggi. Selain dari itu bahan-bahan tersebut ternyata bersifat liat dan keretakan-keretakan pada bejana-bejana itu justru tak diragukan lagi kelihatannta getas. Setelah beberapa waktu kita menemukan bahwa beberapa factor mempengaruhi gejala ini, diantaranya;

a.     Suhu kontruksi pada waktu retak (gejala ini terutama terjadi pada musim dingin.

b.     Kecepatan, dengan mana terjadinya keretakan atau perubahan bentuk.

c.     Adanya takikan-takikan  pada permukaan bahan, dalam bentuk ketidakrataan atau alur-alur.

1). Cara pengujian impak (takik)

Ditinjau dari penempatan benda uji, pengujian impak dapat dilakukan dengan dua cara yaitu metode Charpy dan metode Izod. Pada dasarnya kedua metode ini hampir sama, namun terdapat sedikit perbedaan yaitu pada metode charpy benda uji diletakkan secara harisontal dan kedua ujungnya ditahan oleh landasan dan pisau pemukul dipukulkan tepat di tengah benda uji yang telah diberi takikan. Sedangkan pada metode izod benda uji diletakkan secara vertikal dan salah satu ujungnya dijepit kemudian pisau pemukul dipukulkan terhadap ujung lainnya yang bebas.

Alat yang digunakan pada pengujian impak adalah palu pukulan takik (Charpy) seperti gambar 1.17 dan metode pemukulan pada gambar 1.18.

            Besarnya usaha yang dilakukan pada pengujian impak dapat dihitung dengan rumus berikut ini;

                       

Keterangan:

W	= kerja pukulan dalam N.m = Joule
Fg	= massa palu dalam N.
h1	= tinggi kedudukan awal pemukul dalam m.
h2	= tinggi kedudukan akhir pemukul setelah patah dalam m.

                                                                                                                         

Gambar 1.18 Palu pukulan takik (Charpy)

Gambar 1.19 Uji pukulan takik (impak)

            Jika usaha yang dilakukan untuk mematahkan batang uji dibagi dengan luas batang di bawah takikan, maka diperoleh kerja patah persatuan luas yang disebut nilai pukulan takik.

                       

Keterangan:

K	= Nilai pukulan takik dalam Joule/mm2.
W	= kerja pukulan dalam N.m = Joule
AO	= luas takikan dalam mm2.

Batang uji yang digunakan dapat memiliki berbagai ukuran, bentuk dan takikan. Ukuran dan bentuk takikan yang standar dapat dilihat pada gambar 1.19.

Gambar 1.20 Batang uji pukulan takik yang dinormalisasikan.

2). Sifat Patahan / Keretakan       

Sifat patahan atau keretakan dalam pengujian impak dapat terjadi dalam tiga bentuk. Bentuk-bentuk itu secara berturut-turut adalah keretakan getas, keretakan liat dan keretakan gabungan.

a)     Keretakan getas atau keretakan bersuara (gambar 1.21) adalah rata dan mempunyai permukaan yang mengkilap. Kalau potongan potongan ini disambungkan, ternyata keretakan (patahan ini) tidak dibarengi dengan dformasi bahan. Tipe ini mempunyai nilai pukulan takik yang rendah.

Gambar 1.21 Jenis patahan getas.

b)     Patahan liat atau patahan perubahan bentuk (Gambar 1.22) adalah mempunyai permukaan patah yang tidak rata dan nampak seperti beludru, buram dan berserat. Type ini mempunyai pukulan takik yang tinggi.

Gambar 1.22 Jenis patahan liat.

c)     Patahan campuran (Gambar 1.23) adalah patahan yang sebagian getas dan sebagian liat. Patahan ini terjadi paling banyak. Sering kali diperkirakan berapa persen patahan getas dari pecahan itu dan berapa persen yang liat 

Gambar 1.23 Jenis patahan campuran.

            Pada gambar 1.24 memperlihatkan hubungan antara besar pengaruh suhu dan nilai pukulan takik pada bahan baja. Selanjutnya kepekaan baja ini untuk kegetasan dingin sangat dipengaruhi oleh besarnya butiran, kemurnian dan komponen-komponen paduannya. Uji pukulan takik dipakai juga bentuk penyelidikan pada perubahan keliatan oleh pengerlan-pengerolan panas.

Gambar 1.24 Pengaruh suhu pada nilai pukulan takik pada baja.

Tugas 3.

1. Faktor apa saja yang mempengaruhi bahan yang liat tiba-tiba mengalami retak atau pecah?.
2. Paparkan prinsip kerja dari pengujian impak. Jelaskan jawaban anda dengan sebuah gambar sketsa.
3. Ukuran apa yang menentukan untuk uji pukulan takik?
4. Jenis-jenis patahan apa yang anda ketahui pada pengujian impak?.
5. Berikan penjelasan singkat mengenai tiap jenis patahan ini.

1.3. PENGUJIAN TIDAK MERUSAK NDT (NON DESTRUCTIVETEST)

a. Metode Penyelidikan Permukaan

1. Penyelidikan Magnetis

            Bendanya dimagnetisasikan dengan bantuan arus listrik sehingga terjadilah medan magnet didalam benda itu. Pada tempat berlainan permukaan, misalnya suatu retakan, medan ini terganggu dan terjadilah apa yang disebut medan bocor. Pada benda yang dimagnetisasikan itu, disemprotkan minyak dengan di dalamya bagian-bagian oksida besi besi yang halus. Pada tempatnya medan bocor, bagian-bagian oksida besi tiu diikat dan terbentuklah suatu garis hitam sebesar kesalahannya seperti pada gambar 1.25

Gambar 1.25 Penyelidikan magnetis.

2. Penyelidikan Tembus

Pada permukaan komponen disapukan zat cair atau warna yang dapat menimbulkan cahaya sendiri, yang menembus kedalam keretakan atau lubang (penetrasi). Kemudian permukaan itu dibersihkan lagi, tetapi zat cair itu tetap berada ditempat yang retak-retak itu. Kemudian disemprotkan selapis kapur pada permukaan itu. Kapur ini mengisap zat cair dari retakan-retakan dan lubang-lubang, dan ini dapat dilihat sebagai garis-garis atau titik-titik merah. Bila kita memakai zat cair yang mengeluarkan cahaya sendiri dan bendanya didekatkan dengan cahaya ultraviolet, keretakan-keretakan yang paling kecilpun dapat dilihat. Metode ini cukup sederhana dan murah serta dapat diterapkan pada semua jenis logam. Metode ini dapat dilihat pada gambar 1.26.

Gambar 1.26 Penyelidikan penetran (tembus) dalam urutan penanganan.

b. Metode Penyelidikan Dalam

1. Penyelidikan Ultrason

            Metodenya adalah suara berfrekuensi tinggi dipancarkan kebenda dengan bantuan sebuah pemancar peraba. Suara ini tidak dapat didengar dengan telinga biasa. Gelombang-gelombang suara ini menyebar dengan cepat dan lurus kedalam bahan. Gelombang-gelombang ini dipantulkan oleh permukaan-permukaan batas, misalnya dari keretakan-keretakan di dalam, lubang-lubang, atau oleh dinding bahan yang terletak diseberangnya. Gelombang-gelombang suara yang dipantulkan itu ditampung lagi oleh peraba. Dengan mengukur waktu antara penyiaran sinyal dan penampungan gema-gemanya, kita dapat melokalisir permukaan-permukaan batas (dan kemungkinan kesalahan) yakni selalu kita mendapatkan gema dan dinding yang berseberangan. Pada sebuah layar gambar sinyal-sinyal yang dipantulkan itu dapat digambarkan dan diukur Dengan terdapat kemungkinan kesalahan.

Gambar 1.27 Penyelidikan ultrason.

2. Penyelidikan Rontgen

            Seperti manusia, logam-logam juga dapat diperiksa dengan sinar rontgen. Dengan cara memancarkan sinar rontgen menembus sebuah benda dan dibelakang benda tersebut dipasang sebuah film (lihat gambar E.2). Semua bahanmenyerap sinar-sinar rontgen, tetapi bila disuatu tempat terdapat sebuah lubang, keretakan dan lain-lain-lain didalam bahan itu, sinar-sinar tersebut tidak atau kurang terserap ditempat itu. Pada bagian belakang, pada tempat yang salah, intensitas pemancarannya adalah lebih besar dan nampak lebih hitam pada filmnya. Penyelidikan ini terbatas pada ketbalan baja 80 mm, tembaga 50 mm, dan logam ringan 400 mm. Pada ketebalan yang lebih besar, kita dapat mempergunakan penyelidikan isotop.

Gambar 1.28 Penyelidikan rontgen

3. Penyelidikan Isotop

            Metode ini pada garis besarnya sama dengan metode rontgen, dengan perbedaan bahwa pada penyelidikan isotop kita mempergunakan sinar gamma yang diperoleh dari isotop-isotop radioaktif, seperti kobalt 60 atau iridium 192. dalam penembusannya jauh lebih besar, umpamanya untuk baja 200 mm. selain dari tiu peralatannya lebih sederhana.

c. Emisi Akustik

            Pada beberapa proses di dalam logam, seperti perubahan-perubahan  susunan, pembentukan keretakan, pertumbuhan keretakan dan perubahan bentuk plastis, sebagian energi yang terbebaskan dijadikan energi suara. Suara ini tidak dapat didengar oleh teliga orang, tetapi dengan peralatan yang sangat peka dan dengan penguatan elektronik yang baik, dibuatnya supaya terdenar. Penyelidik-penyelidik yang berpengalaman dapat mendeteksi jenis suara karakteristik tertentu. Umpanya kita dapat mendengarkan apakah terdapat keretakan-keretakan yang tersembunyi, atau berapa besar tegangan-tegangan sebuah konstruksi. Kadang-kadang dapat juga ditentukan seberapa jauh adanya gejala-gejala kelelahan. Dengan menempatkan berbagai peraba dan pengukur perbedaan waktu penerimaannya, bahkan dapat dilokalisir sumber suarnya.

Gambar 1.29 Penyelidikan emisi akustik.

Tugas 4.

1. Apakah ciri dari penyelidikan bukan destruktif?.
2. Kelompok-kelompok utama apakah yang terdapat dalam penyelidikan ini?.
3. Sebutkan beberapa metode yang ditangani dalam kelompok-kelompok utama ini.
4. Berikan ulasan prinsip kerja dari setiap metode ini dan sebutkan daerah penerapannya.
5.