Minggu, 27 Februari 2011
Uji Tarik
Dalam kehidupan sehari-hari pemakaian logam biasanya berdasarkan sifat yang dimiliki logam tersebut contoh pada pembuatan konstruksi untuk jembatan dibutuhkan logam yang kuat dan tangguh berbeda dengan pemakaian logam untuk pagar rumah yang tidak terlalu memperhatikan sifat mekaniknya. Contoh-contoh sifat mekanik adalah kekuatan tarik, kekerasan, keuletan dan ketangguhan. Pengujian sifat-sifat mekanik ini dapat dilakukan dengan pengujian mekanik. Salah satu pengujian yang digunakan untuk mengetahui sifat mekanis logam adalah uji tarik (tensile test). Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang berlawanan arah. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahsilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat.Sifat mekanis logam yang dapat diketahui setelah proses pengujian ini seperti kekuatan tarik, keuletan dan ketangguhan.
Pengujian tarik sangat dibutuhkan untuk menentukan desain suatu produk karena menghasilkan data kekuatan material. Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara perlahan.
Pengujian tarik ini merupakan salah satu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini dapat memberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam. Dalam bidang industri juga diperlukan pengujian tarik ini untuk mempertimbangkan faktor metalurgi dan faktor mekanis yang tercakup dalam proses perlakuan terhadap logam jadi, untuk memenuhi proses selanjutnya.
Oleh karena pentingnya pengujian tarik ini, kita sebagai mahasiswa metalurgi hendaknya mengetahui mengenai pengujian ini. Dengan adanya kurva tegangan regangan kita dapat mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, modulus elastisitas, ketangguhan, dan lain-lain. Pada pegujian tarik ini kita juga harus mengetahui dampak pengujian terhadap sifat mekanis dan fisik suatu logam. Dengan mengetahui parameter-parameter tersebut maka kita dapat data dasar mengenai kekuatan suatu bahan atau logam.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uji Tarik
Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang berlawanan arah dalam satu garis lurus.. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahasilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Mekanisme proses uji tarik seperti pada Gambar 2.1
Gambar 2.1. Mesin uji tarik dilengkapi spesimen ukuran standar.
Seperti pada Gambar 2.1 benda yang di uji tarik diberi pembebanan pada kedua arah sumbunya. Pemberian beban pada kedua arah sumbunya diberi beban yang sama besarnya. Beban yang diberikan pada bahan yang di uji ditransmisikan pada pegangan bahan yang di uji. Dimensi dan ukuran pada benda uji disesuaikan dengan standar baku pengujian.
75 mm
50 mm
Gambar 2.2 Dimensi dan ukuran spesimen untuk uji tarik
Kurva tegangan-regangan teknik dibuat dari hasil pengujian yang didapatkan.
Gambar 2.3 Contoh kurva uji tarik
2.1 Sifat-Sifat Logam Pada Uji Tarik (Tensile Properties)
Pengujian dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis suatu material, khususnya logam diantara sifat-sifat mekanis yang dapat diketahui dari hasil pengujian tarik adalah sebagai berikut:
1. Kekuatan tarik
2. Kuat luluh dari material
3. Keuletan dari material
4. Modulus elastic dari material
5. Kelentingan dari suatu material
6. Ketangguhan.
1. Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength) (UTS) adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji.
………………………………………………………… (1)
di mana Su = Kuat tarik
Pmaks = Beban maksimum
A0 = Luas penampang awal
Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum dimana logam dapat menahan sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas.
Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan. Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum, di mana logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Akan ditunjukkan bahwa nilai tersebut kaitannya dengan kekuatan logam kecil sekali kegunaannya untuk tegangan yang lebih kompleks, yakni yang biasanya ditemui. Untuk berapa lama, telah menjadi kebiasaan mendasarkan kekuatan struktur pada kekuatan tarik, dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai.
Kecenderungan yang banyak ditemui adalah menggunakan pendekatan yang lebih rasional yakni mendasarkan rancangan statis logam yang liat pada kekuatan luluhnya. Akan tetapi, karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dikenal, dan merupakan metode identifikasi bahan yang sangat berguna, mirip dengan kegunaan komposisi kimia untuk mengenali logam atau bahan. Selanjutnya, karena kekuatan tarik mudah ditentukan dan merupakan sifat yang mudah dihasilkan kembali (reproducible). Kekuatan tersebut berguna untuk keperluan spesifikasi dan kontrol kualitas bahan. Korelasi empiris yang diperluas antara kekuatan tarik dan sifat-sifat bahan misalnya kekerasan dan kekuatan lelah, sering dipergunakan. Untuk bahan-bahan yang getas, kekuatan tarik merupakan kriteria yang tepat untuk keperluan perancangan.
2. Pengukuran Batas Luluh (Yielding)
Batas luluh adalah titik yang menunjukkan perubahan dari deformasi elastis ke deformasi plastis.Tegangan dimana deformasi atau batas luluh mulai teramati tergantung pada kepekaan pengukuran regangan.Telah digunakan berbagai kriteria permulaan batas luluh tergantung pada ketelitian pengukuran tegangan dan data-data yang digunakan.
1. Batas elastik sejati berdasarkan pada pengukuran regangan mikro pada skala regangan 2 X 10-6 inci/inci. Batas elastik nilainya sangat rendah dan dikaitkan dengan gerakan beberapa ratus dislokasi.
2. Batas proporsional adalah tegangan tertinggi untuk daerah hubungan proporsional antara tegangan-regangan. Harga ini diperoleh dengan cara mengamati penyimpangan dari bagian garis lurus kurva tegangan-regangan.
3. Batas elastik adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh bahan tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada saat beban telah ditiadakan. Dengan bertambahnya ketelitian pengukuran regangan, nilai batas elastiknya menurun hingga suatu batas yang sama dengan batas elastik sejati yang diperoleh dengan cara pengukuran regangan mikro. Dengan ketelitian regangan yang sering digunakan pada kuliah rekayasa (10-4 inci/inci), batas elastik lebih besar daripada batas proporsional. Penentuan batas elastik memerlukan prosedur pengujian yang diberi beban-tak diberi beban (loading-unloading) yang membosankan.
4. Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Definisi yang sering digunakan untuk sifat ini adalah kekuatan luluh ofset ditentukan oleh tegangan yang berkaitan dengan perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis yang sejajar dengan elastis ofset kurva oleh regangan tertentu. Di Amerika Serikat ofset biasanya ditentukan sebagai regangan 0,2 atau 0,1 persen (e = 0,002 atau 0,001).
so = F (ofset regangan = 0,002) ............................. (2)
Ao
Cara yang baik untuk mengamati kekuatan luluh ofset adalah setelah benda uji diberi pembebanan hingga 0,2% kekuatan luluh ofset dan kemudian pada saat beban ditiadakan maka benda ujinya akan bertambah panjang 0,1 sampai dengan 0,2%, lebih panjang daripada saat dalam keadaan diam.
Tegangan ofset di Britania Raya sering dinyatakan sebagai tegangan uji (proff stress), di mana harga ofsetnya 0,1% atau 0,5%. Kekuatan luluh yang diperoleh dengan metode ofset biasanya dipergunakan untuk perancangan dan keperluan spesifikasi, karena metode tersebut terhindar dari kesukaran dalam pengukuran batas elastik atau batas proporsional.
Beberapa bahan pada dasarnya tidak mempunyai bagian linier pada kurva tegangan-regangannya, misal tembaga lunak atau besi cor kelabu. Untuk bahan-bahan demikian, metode ofset tidak dapat digunakan dan untuk pemakaian praktis, kekuatan luluh didefinisikan sebagai tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan regangan total tertentu, misalnya ε = 0,005.
3. Pengukuran Keuletan.
Keuleten adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan beban pada daerah plastis tanpa terjadi perpatahan. Secara umum pengukuran keliatan dilakukan untuk memenuhi kepentingan tiga buah hal:
1. Untuk menunjukan perpanjangan di mana suatu logam dapat berdeformasi tanpa terjadi patah dalam suatu proses suatu pembentukan logam, misalnya pengerolan dan ekstrusi.
2. Untuk memberi petunjuk secara umum kepada perancang mengenai kemampuan logam untuk mengalir secara pelastis sebelum patah.
3. Sebagai petunjuk adanya perubahan permukaan kemurnian atau kondisi pengolahan.
4. Modulus Elastisitas
Modulus Elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan akan keelastisitasannya. Makin besar modulus, makin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom, karena gaya-gaya ini tidak dapat dirubah tanpa terjadi perubahan mendasar pada sifat bahannya. Maka modulus elastisitas salah satu sifat-sifat mekanik yang tidak dapat diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas, atau pengerjaan dingin.
Secara matematis persamaan modulus elastic dapat ditulis sebagai berikut.
………………………………………. (3)
dimana = tegangan
ε = regangan
Tabel 1.1 Harga modulus elastisitas pada berbagai suhu
Bahan Modulus elastisitas, psi x 106
Suhu kamar 4000 F 8000 F 10000 F 12000 F
Baja karbon
Baja tahan karat austenit
Paduan titanium
Paduan aluminium 30,0
28,0
16,5
10,5 27,0
25,5
14,0
9,5 22,5
23,0
10,7
7,8 19,5
22,5
10,1 18,0
21,0
5. Kelentingan (Resilience)
Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu berdeformasi secara elastis dan kembali ke bentuk awal apabila bebannya dihilangkan. Kelentingan biasanya dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yakni energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh σ0. Untuk menentukan nilai modulus kelentingan dapat dapat digunakan persamaan sebagai berikut.
U0 = ½ σx ex ................................................. ....... (4)
Dari definisi diatas , modulus kelentingan adalah :
UR = ½ soeo = ½ so so = so2 ................... (5)
E 2E
Persamaan ini menunjukan bahwa bahan ideal untuk menahan beban ebergi pada pemakaian di mana bahan tidak mengalami deformasi permanen, misal pegas mekanik, adalah data bahan yang memiliki tegangan luluh tinggi dan modulus elastisitas rendah. Tabel 2 memberikan beberapa modulus kelentingan untuk berbagai bahan.
Tabel 2.1 Modulus kelentingan untuk berbagai bahan
Bahan E, Psi so, Psi Modulus kelentingan UR
Baja karbon rendah 30 X 106 45,000 33,7
Baja pegas karbon tinggi 30 X 106 140,000 320
Duralumunium 10,5 X 106 18,000 17
Tembaga 16 X 106 4,000 5,3
Karet 150 300 300
Polimer akrilik 0,5 X 106 2,000 4,0
6. Ketangguhan (Toughness)
Ketangguhan (Toughness) adalah kemampuan menyerap energi pada daerah plastik. Kemampuan untuk menahan beban yang kadang-kadang diatas tegangan luluh tanpa terjadi patah, dan khususnya diperlukan pada bagian–bagian rantai, roda gigi, kopling mobil barang, dan cangkuk kran. Pada umumnya ketangguhan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan. Salah satu menyatakan ketangguhan adalah meninjau luas keseluruhan daerah di bawah kurva tegangan-regangan. Luas ini menunjukan jumlah energi tiap satuan volume yang dapat dikenakan kepada bahan tanpa mengakibatkan pecah. Baja pegas karbon tinggi mempunyai kekuatan luluh dan kekuatan tarik lebih tinggi dibandingkan baja struktur karbon menengah. Akan tetapi baja struktur lebih liat dan memiliki perpanjangan total lebih besar. Luas keseluruhan daerah dibawah kurva tegangan-regangan lebih besar untuk baja struktur, oleh karena itu baja struktur merupakan bahan yang lebih tangguh. Hal ini menunjukan bahwa ketangguhan adalah parameter yang terdiri dari dua hal yakni tegangan dan keliatan. Terdapat beberapa cara pendekatan matematik untuk menentukan luas daerah di bawah kurva tegangan- regangan. Luas dibawah kurva dapat didekati dengan persamaan- persamaan berikut :
UT ≈ su ef ...................................... (6)
UT ≈ so + su ef .......................................... (7)
2
Untuk logam- logam getas, kadang-kadang tegangan-regangan dianggap sebagai parabola, dan luas daerah di bawah kurva diberikan oleh persamaan
UT = 2/3 su ef ........................................... (8)
Semua hubungan diatas hanya cara pendekatan untuk mengetahui luas daerah di bawah kurva regangan–tegangan. Kurva-kurva tersebut tidak menggambarkan perilaku yang sejati pada daerah plastis, karena pembuatan kurva didasarkan pada luas semula benda uji. Perbandingan antara regangan-tegangan suatu bahan dengan ketangguhannya tinggi dan rendah dapat kita lihat pada (gambar 3 ) dibawah ini :
Gambar 2.4 Perbandingan antara Kurva-kurva Tegangan-Regangan untuk Bahan
dengan Ketangguhannya Tinggi dan Rendah
Pengeecoran
Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang kedalam cetakan, kemudian dibiarkan dingin dan membeku. Sejarah pegecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan memasukan kedalam cetakan. Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 sebelum masehi.
Awal penggunaan logam adalah ketika orang membuat perhiasan dari emas dan perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa tembaga, hal itu karena dimungkinkan karena logam-logam ini ditemukan di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang-orang dapat menempanya. Pengecoran perunggu pertama dilakukan di Mesopotamia kemudian berkembang ke Asia Tenggara, India, dan Cina. Proses pengecoran ini dilakukan dengan cara menuang logam cair kedalam rongga yang terbuat dari batu. Bahan batu tersebut adalah pasir, batu gamping dan tanah liat untuk menguatkannya.
Cetakan biasanya dibuat dengan cara memadatkan pasir. Pasir yang biasa digunakan adalah pasir alam atau pasir buatan yang mengandung kadar lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal harganya asalkan memakai pasir yang cocok. Pasir cetak yang baik harus memiliki sifat-sifat tertentu yang memenuhi persyaratan diantaranya adalah permeabilitas. Pengujian permeabilitas dilakukan untuk mengetahui kemampuan aliran udara atau gas saat proses penuangan logam cair.
Pengecoran merupakan salah satu cara pembentukan logam banyak digunakan orang. Kebutuhan akan teknik pengecoran ini meningkat seiring dengan banyak permintaan logam yang dibutuhkan masyarakat. Pembangunan di bidang industri misalnya, dalam memenuhi kebutuhan akan mesin-mesin produksi yang sebagian besar terbuat dari logam semakin hari semakin bertambah. Untuk membuat coran dilakukan proses-proses seperti pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan cetakan. Proses mencairkan logam dilakukan dalam berbagai macam tanur seperti tanur induksi frekwensi rendah yang digunakan untuk besi cor, tanur busur listrik yang digunakan untuk baja coran dan tanur krus untuk tembaga dan logam paduan ringan lainnya. Dalam proses pengecoran banyak variabel yang menentukan produk coran maka dibutuhkan kehati-hatian dalam proses ini, baik dalam mendesain bentuk cetakan, pembuatan cetakan, penuangan dan pembersihan cetakan.
Oleh karena itu penting sekali untuk mengenal dan memahami teknik-teknik dari pengecoran. Maka, perlu diadakan praktikum untuk mengenalkan teknik pengecoran pada aplikasinya.
TINJAUAN PUSTAKA
Awal penggunaan logam oleh orang ialah ketika orang membuat perhiasan dari emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa baja,. Hal itu dimungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah orang dapat menempanya. Kemudian secara kebetulan orang menemukan tembaga mencair, selanjutnya mengetahui cara untuk menuangkan logam cair ke dalam cetakan. Dengan demikian untuk pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, seperti perabot rumah tangga atau perhiasan.
Produk yang dihasilkan pada waktu itu adalah meriam, peluru meriam, tungku, pipa, dan lain-lain. Cara pengecoran pada zaman itu adalah menuangkan secara langsung logam cair yang didapat dari bijih besi ke dalam cetakan. Jadi tidak dengan jalan mencairkan kembali besi kasar seperti yang kita lakukan sekarang ini. Kokas ditemukan di Inggris pada abad 18, yang kemudian di Perancis diusahakan agar kokas tersebut dapat dipakai untuk mencairkan kembali besi kasar dalam tanur kecil dalam usaha membuat coran. Kemudian tanur yang serupa dengan tanur kupola yang ada sekarang, di buat Inggris, dengan cara mencairkan besi kasar yang dilakukan kira-kira sama dengan cara yang dilakukan orang sekarang.
2.2 Pengertian Pengecoran
Pengecoran adalah sebagian dari proses pembentukan logam melalui fasa cair dengan menggunkaan cetakan (mould), adapun proses pengecoran meliputi pembuatan cetakan, proses peleburan logam, penuangan logam cair kedalam cetakan, dan pembersihan coran serta daur ulang pasir cetak.
Produk dari pengecoran biasa disebut dengan coran atau benda cor. Pengecoran juga dapat diistilahkan denagan foundry, namun kata foundry mempunyai artian yang lebih luas, yaitu segala macam yang berhubungan dengan pengecoran. Menurut definisinya pengecoran adalah menuangkan cairan logam kedalam suatu cetakan yang berongga kemudian dibiarkan dingin dan membeku mengikuti bentuk cetakan.
2.3 Membuat Coran
Pada saat membuat coran harus dilakukan proses-proses seperti : pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan coran.Untuk mencairkan logam bermacam-macam tanur dipakai, umumnya kupola atau tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan untuk besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi tinggi dipergunakan untuk baja cor dan tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, karena tanur-tanur ini dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis untuk logam-logam tersebut.
Bahan baku Tungku Ladel
Sistem pengolahan Mesin Pembuat Penuangan
pasir cetakan
Pasir Rangka cetak
Pembongkaran
Pembersihan
Pemeriksaan
Gambar 1. Aliran Proses Pembuatan Coran.
Di bawah ini akan dijelaskan macam-macam dari pengecoran, yaitu sebagai berikut :
1. Pengecoran cetak adalah satu cara pengecoran dimana logam cair ditekan ke dalam cetakan logam dengan tekanan tinggi, coran tipis dapat dibuat dengan cara ini.
2. Pengecoran tekanan rendah adalah satu cara pengecoran dimana diberikan tekanan yang sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfir pada permukaan logam dalam tanur, tekanan ini mengakibatkan mengalirnya logam cair ke atas melalui pipa ke dalam cetakan.
3. Pengecoran sentrifugal adalah suatu cara pengecoran dimana cetakan diputar dan logam cair dituangkan ke dalamnya, sehingga logam cair tertekan oleh gaya sentrifugal dan kemudian membeku. Coran berbentuk pipa dapat dibuat dengan jalan tersebut.
Pada saat setelah penuangan, coran dikeluarkan dari cetakan dan dibersihkan, bagian-bagian yang tidak perlu dibuang dari coran. Kemudian coran diselesaikan dan dibersihkan dengan disemprot mimis atau semacamnya agar memberikan rupa dan kerusakan, dan akhirnya dilakukan pemeriksaan dimensi.
Oleh karena itu untuk membuat coran yang baik, perencana dan pembuat coran perlu mengerti mengenai pengecoran. Bahan-bahan untuk pengecoran yang biasa digunakan yaitu coran besi cor, coran baja, coran paduan tembaga, coran logam ringan, dan coran paduan lain.
2.4 Pola
Hal pertama yang harus dilakukan pada pembuatan pola adalah mendeskripsikan gambar perencanaan produk menjadi gambar untuk pengecoran, sehingga pola dapat memenuhi beberapa ketentuan-ketentuan, antara lain:
1. Pola harus mudah dikeluarkan
2. Penempatan Inti harus mudah
3. Sistim saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam
cair yang optimum
4. Kemiringan Pola
Setiap pola yang akan dibuat harus memiliki kemiringan tertentu yang bertujuan untuk memudahkan pencabutan pola dari cetakannya sehingga tidak mengalami kerusakan. Kemiringan setiap pola tergantung pada tinggi rendahnya ukuran pola tersebut, yaitu:
a) Apabila ukuran dari suatu pola tinggi maka kemiringannya kecil.
b) Apabila ukuran dari suatu pola rendah maka kemiringannya besar.
5. Permesinan
Setelah dilakukan proses pengecoran, maka suatu produk coran akan dilanjutkan dengan proses permesinan. Oleh karena itu dalam hal pembuatan pola harus memperhatikan tambahan ukuran untuk perlakuan permesinan. Biasanya penambahan ukuran ini hanya diberikan pada bagian-bagian tetentu yang akan dilakukan proses permesinan. Penentuan ketebalan ini berbeda-beda, tergantung pada bahan, ukuran, serta keadaan pekerjaan mekanik.
6. Penyusutan Pola
Pada pembuatan setiap pola harus diketahui dahulu material apa yang akan digunakan untuk pembuatan produk corannya contohnya: Alumunium, besi, baja, kuningan, tembaga dan lain-lain, karena hal ini akan mempengaruhi faktor penyusutan ketika proses pembekuan dan pendinginan logam. Besarnya penyusutan sering tidak homogen, hal ini tergantung pada bahan coran, bentuk, tempat, tebal coran ataupun ukuran dan kekuatan inti.
2.4.1 Jenis Pola
Pola mempunyai berbagai macam bentuk antara lain adalah :
1. Pola pejal
Pola pejal adalah pola yang biasa dipakai yang bentuknya hampir
serupa dengan bentuk coran.
2. Pola Pelat Pasangan
Pola ini merupakan pelat dimana pada kedua belahnya ditempelkan pola demikian juga saluran turun, saluran masuk, dan penambah. Pla ini cocok sekali untuk masa produksi dari coran kecil. Pola biasanya dibuat dari logam atau plastik.
3. Pola Pelat Kup dan Drag
Dalam hal ini pola kayu, logam atau plastik dilekatkan pada dua pelat demikian juga saluran turun pengalir, saluran masuk, dan penambah. Pelat tersebut adalah pelat kup dan pelat drag. Kedua pelat dijamin oleh pena-pena agar bagian atas dan bawah dari coran menjadi cocok. Pola semacam ini dipakai untuk meningkatkan produksi.
4. Pola Cetakan Sapuan
Dalam hal ini bentuk dari coran silinder atau bentuk benda putar. Alat ini dibuat dari pelat dengan sebuah penggeret dan pemutar pada tengahnya. Pembuatan cetakan dilakukan dengan memutar penggeret disekeliling pemutar.
5. Pola Penggeret dan Penuntun
Ini dipergunakan untuk pipa lurus atau pipa lengkung yang penampangnya tidak berubah. Penuntun dibuat dari kayu, dan pembuatan cetakan dilakukan dengan menggerakkan penggeret sepanjang penuntun. Harga pola ini tidak mahal, tetapi pembuatan cetakannya membutuhkan waktu dua atau tiga kali waktu yang diperlukanuntuk pembuatan cetakan biasa dengan pola tunggal.
6. Pola Penggeret Berputar dengan Rangka Cetak
Ini suatu kasus dimana bagian pola dapat diputar secara konsentris. Kedua ujung dari penggeret mempunyai poros. Pembuatan cetakan dilakukan dengan mengayunkan penggeret sekeliling porosnya.
2.4.2 Bahan Pola
Adapun syarat-syarat kayu yang dapat digunakan dalam pembentukan pola
antara lain:
1. Kayu dalam kondisi kering (agar tidak terjadi pelentingan).
2. Mempunyai serat-serat yang halus.
3. Tidak nudah retak atau pecah akibat pengerjaan.
4. Mudah dikerjakan tangan ataupun mesin.
2.5 Pembuatan Cetakan Pasir
Pasir cetak merupakan suatu bahan yang memiliki sifat-sifat tertentu yang dapat digunakan sebagai cetakan, sehingga tidak semua pasir dapat dijadikan pasir cetak. Dapat dikatakan bahwa coran yang baik dihasilkan dari logam yang sesuai dan dituang ke dalam cetakan yang baik, yang terbuat dari pasir cetak yang baik pula. Sifat-sifat pasir cetak yang baik adalah:
1. Permeabilitas yang cukup baik untuk melewatkan dengan cepat gas yang terjadi pada saat logam cair dituang ke dalam cetakan.
2. Kekuatan yang cukup baik untuk menahan tekanan pada saat logam cair dituang ke dalam cetakan.
3. Mampu cetaknya baik.
4. Mampu padatnya baik.
5. Dapat digunakan ulang untuk cetakan.
6. Mampu ambruk setelah penuangannya baik.
7. Tidak menimbulkan polusi.
8. Harganya murah.
Ada beberapa jenis cetakan yaitu antara lain :
1. Cetakan pasir basah (green sand moulds)
2. Cetakan pasir muka kering (skin dried moulds).
3. Cetakan pasir kering (dry sand moulds).
4. Cetakan semen (cemen process moulds).
5. Cetakan pasir proses CO2 (CO2 process moulds).
6. Cetakan pasir kulit kerang (croning/shell process moulds)
2.6 Peleburan
Secara konstruksi, tanur ini lebih sederhana dari tanur induksi frekuensi menengah, karena tidak diperlukan peralatan perubah frekuensi. Frekuensi yang digunakan adalah 50 Hz (frekuensi jaringan listrik). Frekuensi yang rendah mengakibatkan gejolak pada cairan di dalam tanur, tetapi tidak mampu melebur bahan baku yang berukuran kecil. Oleh karena itu pada tanur ini harus selalu ditinggalkan cairan paling sediit ¼ dari isi tanur saat penuangan bila tanur akan dioperasikan kembali.
Gambar 2. Tanur Induksi (kiri) dan Tanur Induksi Saluran (kanan).
2.7 Penuangan
Proses penuangan ini merupakan proses penting dalam pengecoran walaupun berlangsung dalam waktu yang pendek saja. Kecerobohan yang dilakukan dapat membahayakan keselamatan pekerja dan selalu berakibat rusaknya benda tuangan. Untuk menjamin hasil yang baik pada pekerjaan ini, maka digunakan ladel penuangan yang memenuhi syarat-syarat teknis maupun keselamatan kerja. Ladel ini harus digunakan untuk membawa logam cair dari tanur ke cetakan dan menuangkannya dengan aman.
Ladel penuang terbuat dari pelat baja yang bagian dalamnya dilapisi dengan tanah liat, pasir cetak ataupun bahan tahan api lain dan dikeringkan dengan baik. Ladel yang lembab sama sekali tidak berguna, karena pada saat diisi akan menimbulkan uap air yang bercampur dengan cairan. Hal ini akan menyebabkan timbulnya gas pada tuangan. Disamping itu bahaya yang lebih besar timbul karena pecahnya lapisan pelindung menyebabkan cairan tumpah.
Beberapa hal yang harus diperhatikan pada saat penuangan :
1. Menahan terak
Terak akan mengambang dipermukaan cairan dan diusahakan tidak turut tertuang pada cetakan, oleh karena itu terak ini sesaat sebelum penuangan disingkirkan dengan bantuan batang penyingkir. Batang penyingkir harus kering dan dipanaskan terlebih dahulu, jika tidak maka akan terjadi uap air atau bahkan ledakan yang cukup berbahaya. Cara lain yang dilakukan pada ladel kecil yaitu dengan menaburkan pengikat terak pada permukaan cairan sampai terak menjadi suatu lapisan pada permukaan cairan dan tertinggal di dalam ladel pada saat penuangan. Pengikat terak tersebut adalah sekam maupun bahan industri (slag remover).
2. Posisi Ladel
Posisi ladel harus serendah dan sedekat mungkin dengan cawan tuang, hal ini bertujuan untuk mengurangi oksidasi, menghindari pusaran, dan erosi.
3. Penuangan
Cara penuangan terdiri dari 3 macam, yaitu : penuangan radial, tangensial, dan sentral. Dari ketiganya hanya cara penuangan radial yang dibenarkan, karena dengan cara ini pusaran maupun aliran yang kacau dapat dikurangi. Dalam hal ini bentuk cawan tuang sangat mempengaruhi penuangan.
4. Waktu penuangan
Waktu penuangan ini dapat dihitung dengan tepat. Faktor-faktor yang mempengaruhi perhitungan ini adalah tinggi penuangan, luas penampang saluran masuk, dan volume tuangan. Maka tugas penuang cetakan di sini hanyalah menuangkan cairan ke dalam cetakan pada ketinggian yang sesuai dengan yang dianjurkan.
2.8 Proses Pembersihan
Pekerjaan pembersihan adalah pekerjaan lanjut dari pengecoran untuk membebaskan hasil tuangan (coran) dari pasir cetakan, sistem penuangan, dan penambah, sirip tuangan dan bagian lain yang tidak dikehendaki. Proses ini meliputi pembongkaran, penyemprotan, dan penyelesaian.
1. Pembongkaran
Pembongkaran adalah pekerjaan pembebasan tuangan dari cetakannya terutama pasir cetak.
a) Penggetar tempel
Penggetar tempel menggantikan cara lama di mana dalam membebaskan tuangan dari pasir cetak dilakukan dengan pemukulan pada rangka cetaknya. Penggetar hanya sekedar ditempelkan pada rangka cetak kemudian bergetar secara elektris, maupun secara hidrolis. Karena getaran ini, pasir akan rontok. Penggetar ini hanya digunakan untuk pasir dengan pengikat bentonit.
Gambar 3. Penggetar Tempel.
b) Meja penggetar
Meja penggetar bekerja lebih praktis dari pada penggetar tempel, dimana cetakan hanya diatasnya dan digetarkan. Pasir akan rontok, menembus lubang pada lantai penggetar dan dengan ban berjalan dikirim kembali ke mesin pendaur ulang
Gambar 4. Meja Penggetar.
Sabtu, 21 November 2009
uji kekerasan
| |
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah.
Kekerasan merupakan salah satu sifat mekanik dari logam. Pengujian kekerasan secara luas digunakan dalam proses inspeksi dan control. Salah saru proses yang mempengaruhi kekerasan suatu material adalah proses heat treatment. Kekerasan sulit untuk didefinisikan karena memiliki arti yang berbeda sesuai dengan bidang pemakaiannya. Pada pengujian logam kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu logam terhadap indentasi (penekanan) sedangkan didalam mineralogi kekerasan merupakan ketahan suatu mineral terhadap goresan dengan menggunakan standar kekerasan mohs.
Pemilihan logam yang akan digunakan untuk aplikasi ketahanan gesekan (wear resistence) harus mempertimbangkan sifat kekerasan logam tersebut. Hubungan kekerasan sebanding dengan kekuatan logam dimana kekerasan suatu logam akan meningkat maka kekutan logam tersebut juga cendrung meningkat, namun nilai kekerasan ini berbanding terrbalik dengan keuletan dari logam. Meskipun logam keras dipandang lebih kuat daripada logam lunak, namun yang perlu diperhatikan adalah bahwa tingkat kekerasan bahan yang tinggi belum menjamin bahwa komponen mesin memiliki kekuatan (ketahanan) untuk menerima beban.
| 1 |
Dengan demikian, bahan benda kerja yang baik dan berkualitas tidak hanya ditentukan oleh keras atau lunaknya bahan tersebut, tetapi sangat banyak ditentukan oleh ketepatan memilih bahan sesuai besarnya pembebanan yang diberikan. Dengan pemilihan bahan yang tepat, akan diperoleh tingkat efisiensi yang tinggi dan dijamin kuat untuk menerima beban.
Pentingnya sifat kekerasan dalam pemilihan material logam untuk peralatan teknik seperti untuk komponen mesin yang mengalami gesekan contohnya piston dan lain sebagainya. Maka penting untuk melakukan praktikum ini untuk memahami seta mempelajari lebih lanjut bagaimana proses pengukuran kekerasan logam khususnya material baja dengan menggunakan mesin uji kekerasan Rockwell.
1.2 Tujuan Percobaan
Dalam percobaan praktikum kali ini memiliki tujuan untuk mengetahui kekerasan bahan logam sebagai ukuran ketahanan beban terhadap deformasi plastis. Nilai kekerasan disini dinyatakan dalam bilangan kekerasan Rockwell.
1.3 Batasan Masalah
Ruang lingkup dari pengujian kekerasan ini yaitu hanya mengetahui prosedur pegujian serta nilai kekerasan suatu logam. Adapun batasan masalahnya adalah material uji yaitu baja round bar dan baja AISI 1045 dengan uji kekerasan rockwell dengan indentor intan dan bola baja.
1.4 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan ini dibagi menjadi enam bab. Dimana BAB I menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah, sistematika penulisan. BAB II menjelaskan mengenai tinjauan pustaka yang berisi mengenai teori singkat dari percobaan yang dilakukan. BAB III menjelaskan mengenai metode penelitian. BAB IV menjelaskan mengenai data percobaan. BAB V menjelaskan mengenai pembahasan dan BAB VI menjelaskan mengenai kesimpulan dari percobaan. Selain itu juga di akhir laporan terdapat lampiran yang memuat contoh perhitungan, gambar alat dan bahan yang digunakan serta blangko percobaan.
| |
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kekerasan
Kekerasan sulit untuk didefinisikan karena memiliki arti yang berbeda sesuai dengan bidang pemakaiannya. Pada pengujian logam kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu logam terhadap indentasi (penekanan) sedangkan didalam mineralogi kekerasan merupakan ketahan suatu mineral terhadap goresan dengan menggunakan standar kekerasan mohs. Terdapat tiga jenis umum mengenai ukuran kekerasan, yang tergantung pada cara melakukan pengujian yaitu:
1. Kekerasan goresan (scratch hardness) atau kekerasan mohs.
2. Kekerasan lekukan (indentation hardness) menurut Brinel, Rockwell, Vicker, dan Mikrohardness Tuken atau Knoop untuk logam.
3. Kekerasan pantulan (rebound hardness) atau kekerasan dinamik (dynamic hardness)..
| 4 |
Pada pengukuran kekerasan dinamik, biasanya penumbuk dijatuhkan ke permukaan logam dan kekerasan dinyatakan sebagai energi tumbuknya. Skeleroskop Shore (shore sceleroscope), yang merupakan contoh paling umum dari suatu alat penguji kekerasan dinamik, mengukur kekerasan yang dinyatakan dengan tinggi lekukan atau tinggi pantulan.
Tabel 1. Skala Kekerasan Mohs
| | Mohs Scale of Hardness | |
| Mineral | Scale Number | Common Object |
| Talc | 1 | |
| Gypsum | 2 | Finger nail |
| Calcite | 3 | Copper Penny |
| Fluorite | 4 | Steel Nail |
| Apatite | 5 | Glass Plate |
| Orthoclase | 6 | |
| Quartz | 7 | Streak Plate |
| Topaz | 8 | |
| Corundum | 9 | |
| Diamond | 10 | |
2.2 Kekerasan Brinell
Uji lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun pembakuannya adalah metode yang diajukan oleh J.A. Brinell pada tahun 1900. Uji kekerasan Brinell berupa pembentukan lekukan pada permukaan logam dengan memakai bola baja berdiameter 10 mm dan diberi beban 3000 kg. Untuk logam lunak, beban dikurangi hingga tinggal 500 kg, untuk menghindarkan jejak yang dalam, dan untuk bahan yang sangat keras, digunakan paduan karbida tungsten, untuk memperkecil terjadinya distorsi indentor. Beban diterapkan selama selang waktu tertentu, biasanya 30 detik, dan diameter lekukan diukur dengan mikroskop daya rendah, setelah beban tersebut dihilangkan. Kemudian dicari harga rata-rata dari 2 buah pengukuran diameter pada jejak yang berarah tegak lurus, permukaan dimana lekukan akan dibuat harus relatif halus, bebas dari debu atau kerak.Angka kekerasan Brinell (BHN) dinyatakan sebagai beban P dibagi luas permukaan lekuakan. Rumus untuk angka kekerasan tersebut adalah :
Dimana P = beban yang diterapkan, kg
D = diameter bola, mm
d = diameter lekukan, mm
t = kedalaman jejak, mm
Satuan dari BHN adalah kilogram per meter kuadrat. Akan tetapi, BHN tidak memenuhi konsep fisika, karena rumus diatas tidak melibatkan tekanan rata-rata pada permukaan lekukan.Dari persamaan diatas dilihat bahwa d = D sin
(π/2)D2(1- cos
Untuk mendapatkan BHN yang sama dengan beban atau diameter bola yang tidak standar, diperlukan keserupaan lekukan secara geometris. Keserupaan geometris diperoleh, sejauh besar sudut 2
2.3 Kekerasan Vickers
Permukaan benda uji ditekan dengan penetrator intan berbentuk piramida dasar piramida berbentuk bujur sangkar dan sudut antara dua bidang miring yang berhadapan 136º. Sudut ini dipilih, karena nilai tersebut mendekati sebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan Brinell. Karena bentuk penumbuknya piramid, maka pengujian ini sering dinamakan uji kekerasan piramidsa intan. Angka kekerasan piramida intan (DPH), atau angka kekerasan Vickers (VHN atau VPH), didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. DPH dapat ditentukan dari persamaan berikut:
Dimana :
P = Beban yang digunakan (kg)
d = Panjang diagonal rata-rata dari bekas penekanan (mm)
θ = Sudut antara permukaan intan yang berlawanan (136o)
Uji kekerasan Vickers banyak dilakukan pada pekerjaan penelitian, karena metode tersebut memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinu, untuk suatu beban tertentu dan digunakan pada logam yang sangat lunak, yakni DPH-nya 5 hingga logam yang sangat keras, dengan DPH 1500. Dengan uji kekerasan Rockwell, yang atau uji kekerasaan Brinell, biasanya diperlukan perubahan beban atau penumbuk pada nilai kekerasan tertentu, sehingga pengukuran pada suatu skala kekerasan yang ekstrem tidak bisa dibandingkan dengan skala kekerasan yang lain. Karena jejak yang dibuat dengan penumbuk piramida serupa secara geometris dan tidak terdapat persoalan mengenai ukurannya, maka DPH tidak tergantung kepada beban. Pada umumnya hal ini dipenuhi, kecuali pada beban yang sangat ringan. Beban yang biasanya digunakan pada uji Vickers berkisar 1 hingga 120 kg, tergantung kepada kekerasan logam yang diuji. Hal-hal yang menghalangi keuntungan pemakaian metode Vickers adalah: uji kekerasan Vickers tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian tersebut lamban; memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hati; dan terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal. Ketelitian pengukuran diagonal bekas penekanaan cara Vickers akan lebih tinggi dari pada pengukuran diameter bekas penekanaan Brinell. Cara Vickers dapat digunakan untuk material yang sangat keras.
2.4 Kekerasan Rockwell
Uji kekerasan Rockwell ini paling banyak dipergunakan di Amerika Serikat. Hal ini disebabkan oleh sifat–sifatnya yaitu : cepat, bebas dari kesalahan manusia, mampu untuk membedakan perbedaan kekerasan yang kecil pada baja yang diperkeras, dan ukuran lekukannya kecil sehingga bagian yang mendapat perlakuan panas yang lengkap dapat diuji kekerasannya tanpa menimbulkan kerusakan. Uji ini menggunakan kedalaman lekukan pada beban yang konstan sebagai ukuran kekerasan.
Metoda pengujian kekerasan Rockwell yaitu mengindentasi material contoh dengan indentor kerucut intan atau bola baja. indentor ditekan ke material dibawah beban minor/terkecil (Gambar 2.2.a) pada umumnya 10 kgf. Ketika keseimbangan telah dicapai, suatu indikasi terlihat pada alat, yang mengikuti pergerakan indentor dan demikian bereaksi terhadap perubahan kedalaman penetrasi oleh indentor, ini merupakan angka posisi pertama. Beban kedua atau beban utama ditambahkan tanpa menghilangkan beban awal, sehingga akan meningkatkan kedalaman penetrasi (Gambar 2.2.b). Saat keseimbangan kembali tercapai, beban utama dihilangkan tetapi beban awal masih tetap diberikan. Dengan hilangnya beban utama maka akan terjadi recovery parsial dan terjadi pengurangan jejak kedalaman (Gambar 2.2.c). Peningkatan kedalaman penetrasi akhir sebagai hasil aplikasi ini dan kehilangan beban utama digunakan untuk menentukan nilai kekerasan Rockwell
HR = E – e (2-7)
Dimana : F0 = beban awal minor (kgf)
F1 = beban tambahan utama (kgf)
F = beban total (kgf)
e = peningkatan kedalaman akhir dari penetrasi dimana
E = konstanta yang bergantung pada indentor,
HR = angka kekerasan Rockwell
| |
| (c) |
(b)
| (a) |
Gambar 1. Prinsip kerja pengujian kekerasan Rockwell.
Adapun skala kekerasan Rockwell dapat dilihat pada table 2.2 berikut ini:
Tabel 2. Skala Kekerasan Rockwell
| Scale | Indenter | Minor Load | Major Load | Total Load | Value of |
| A | Diamond cone | 10 | 50 | 60 | 100 |
| B | 1/16" steel ball | 10 | 90 | 100 | 130 |
| C | Diamond cone | 10 | 140 | 150 | 100 |
| D | Diamond cone | 10 | 90 | 100 | 100 |
| E | 1/8" steel ball | 10 | 90 | 100 | 130 |
| F | 1/16" steel ball | 10 | 50 | 60 | 130 |
| G | 1/16" steel ball | 10 | 140 | 150 | 130 |
| H | 1/8" steel ball | 10 | 50 | 60 | 130 |
| K | 1/8" steel ball | 10 | 140 | 150 | 130 |
| L | 1/4" steel ball | 10 | 50 | 60 | 130 |
| M | 1/4" steel ball | 10 | 90 | 100 | 130 |
| P | 1/4" steel ball | 10 | 140 | 150 | 130 |
| R | 1/2" steel ball | 10 | 50 | 60 | 130 |
| S | 1/2" steel ball | 10 | 90 | 100 | 130 |
| V | 1/2" steel ball | 10 | 140 | 150 | 130 |
Uji kekerasan Rockwell sangat berguna dan mempunyai kemampuan ulang (reproducible) asalkan sejumlah kondisi sederhana yang diperlukan dapat dipenuhi. Sebagian besar hal-hal yang disusun berikut dapat diterapkan dengan baik pada uji kekerasan yang lain:
1. Penumbuk dan landasan harus bersih dan terpasang dengan baik
2. Permukaan yang akan diuji harus bersih dan kering, halus, dan bebas dari oksida. Permukaan yang agak kasar biasanya dapat menggunakan uji Rockwell.
3. Permukaan harus datar dan tegak lurus terhadap penumbuk.
4. Uji untuk permukaan silinder akan memberikan hasil pembacaan yang rendah, kesalahan yang terjadi tergantung pada lengkungan, beban, penumbuk, dan kekerasan bahan. Juga telah dipublikasikan koreksi secara teoritis dan empiris.
5. Tebal benda uji harus sedemikian hingga tidak terjadi gembung pada permukaan dibaliknya. Dianjurkan agar tebal benda uji 10 kali kedalaman lekukan. Pengujian dilakukan pada bahan yang tebalnya satu macam.
6. Daerah di antara lekukan-lekukan harus 3 hingga 5 diameter lekukan.
7. Kecepatan penerapan beban harus dibakukan. Hal ini dilakukan dengan cara mengatur daspot pada mesin Rockwell.
| |
METODE PERCOBAAN
3.1 Diagram Alir Percobaan
| Analisa dan Pembahasan |
| Literatur |
| Kesimpulan |
| Data |
| Pengujian Kekerasan Benda Uji Pada Tiga Titik |
| Benda Uji (Round Bar dan Baja AISI 1045) |
| Pemasangan Indentor Dan Penentuan Beban Tekan |
Gambar 2. Diagram Alir Percobaan
| 12 |
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat yang digunakan
Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:
1. Mesin uji kekerasan Rockwell
2. Obeng
3. Indentor berbentuk intan dan bola baja
3.2.1. Bahan yang digunakan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:
1. Round Bar
2. Baja AISI 1045
3.3. Prosedur Percobaaan
- Mempersiapkan benda uji yaitu round bar dan baja AISI 1045
- Memasang indentor bola baja (Diamond Cone Indenter) dengan skala pembebanan 150 kgf dan meletakan benda uji (Round Bar) pada posisi yang benar.
- Mengatur posisi jarum pada titik nol pada mesin rockwell.
- Melakukan proses pengujian
- Mencatat nilai kekerasan pada 3 titik dan dihitung nilai rata-ratanya.
- Melakukan pembahasan dan menarik kesimpulan
- Pengujian Kedua prosedurnya hampir sama bedanya indentor berupa bola baja dengan pembebanan sebesar 100 Kgf.
| |
DATA PERCOBAAN
4.1 Data Percobaan
Tabel 3 Data Percobaan
| No | Bahan | Beban ( kgf ) | Hardness | Hardness Rata-rata |
| | | | 37 HRC | |
| 1 | Round Bar Steel | 150 | 39 HRC | 38 HRC |
| | | | 38 HRC | |
| | | | 87 HRB | |
| 2 | Baja AISI 1045 | 100 | 87 HRB | 39,16 HRB |
| | | | 88 HRB | |
| 14 |
| |
PEMBAHASAN
5.1 Pembahasan Data
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan untuk pengujian pertama, material Round Bar dilakukan pengujian dengan menggunakan mesin uji kekerasan Rockwell dengan indentor intan (skala C) dengan standar pembebanan 150 Kgf. Pengujian dilakukan pada tiga titik kemudian didapatkan rata-rata hasil kekerasan yaitu 38 HRC. Berikut ini grafik nilai kekerasan pada baja Round Bar dengan uji kekerasan dengan mesin Rockwell skala C.
Gambar 3. Nilai Kekerasan Baja Round Bar Dengan Uji Rockwell Skala C.
Percobaan kedua menggunakan baja AISI 1045 dengan menggunakan indentor bola baja (Steel Bar) dengan diameter 1/16’ dimana didapatkan hasil kekerasan rata-rata 87.3 HRB. Nilai kekerasan baja AISI 1045 dapat dilihat pada Gambar berikut:
| 15 |
Gambar 4. Nilai Kekerasan Baja AISI 1045 Dengan Uji Rockwell Skala B
Tabel 3 menunjukan hubungan pendekatan kekerasan pada baja (Approximate Hardness Relations For Steel).
Tabel 3. Hubungan Kekerasan pada Baja(Approximate Hardness Relations).
| Rockwell | ||
| Skala C (150Kg) | Skala B (100Kg) | Tensile Strength |
| 37 39 38 50.3 50.3 51 | 73.5 75 74 87 87 88 | 65.000 Psi 70.000 Psi 68.000 Psi 86.000 Psi 86.000 Psi 88.000 Psi |
Berdasarkan tabel diatas diketahui bahwa kekerasan baja AISI 1045 memiliki kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja round bar.Pada baja round bar kekuatan tarik rata-rata adalah 67.670 Psi dan pada baja AISI 1045 memiliki kekuatan tarik rata-rata 86.340 Psi, peningkatan nilai kekuatan tarik ini memiliki hubungan dengan kekerasan baja, semakin kuat baja maka nilai kekerasan juga semakin tinggi.
| |
BAB VI
KESIMPULAN
6.1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan yairu:
1. Baja AISI 1045 memiliki kekerasan rata-rata 87.3 HRB dan baja round bar kekerasan rata-ratanya adalah 38 HRC.
2. Baja AISI 1045 memiliki kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja berbentuk round bar dengan pendekatan terhadap kekuatan tarik dimana pada baja round bar kekuatan tarik rata-rata adalah 67.670 Psi dan pada baja AISI 1045 memiliki kekuatan tarik rata-rata 86.340 Psi.
| 17 |
| |
1. Koswara, Engkos. “Pengujian Logam” Humaniora Utama Press Bandung, Bandung. 1999
2. Djaprie , Sriati . “ Metalurgi Mekanis “ jilid 1 Erlangga , Jakarta . 1992
3. Buku panduan praktikum Laboratorium Metalurgi II FT. UNTIRTA , BANTEN ( 2008)
4. Bradbury, “Dasar Metalurgi Untuk Rekasasawan” PT. Gramedia Pustaka Utama. 1997
5. Djaprie, Sriati. “Teknologi Mekanik” jilid 1 Erlangga, Jakarta. 1992
6. Avner, S.H., “Introduction to Physical Metallurgy”, Mc. Graw-Hill, New York, 1964.
| 18 |
| |
| |
LAMPIRAN A. Contoh Perhitungan
1. Menghitung rata-rata hardness pada bahan baja AISI 1045 dan baja Round Bar.
3
3
LAMPIRAN B. Jawaban Pertanyaan
1. Jelaskan tentang pengujian kekerasan :
a. Cara goresan Mohs
Adalah mengukur kedalaman atau lebar goresan pada permukaan benda uji yang dibuat oleh jarum penggores yang terbuat dari intan dan diberi beban yang terbatas.
b. Cara Indentasi menurut BrinNel, Rockwell, Vickers, dan Meyer serta mikrohardness Tuken atau knoop logam
2. Untuk cara Indentasi Brinell adalah pembentukan lekukan pada permukaan logam dengan memakai bola baja berdiameter 10 mm dan diberi beban 3000 kg.
3. Untuk cara Indentasi Rockwell adalah pembentukan lekukan pada permukaan logam dengan indentor intan atau bola baja berdiameter 1/16 “ dengan beban awal 10 kgf kemudian ditambahkan beban lain sehingga terjadi penetrasi yang lebih dalam. Setelah beban kedua dihilangkan, dihitung perubahan yang terjadi. Sehingga didapat angka kekerasan Rockwell dari perubahan kedalaman akhir dengan tebal logam.
4. Untuk cara Indentasi Vickers adalah dengan menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar.
5. Untuk cara Indentasi Meyer adalah uji kekerasan berupa pembentukan lekukan pada luas proyeksi jejak, bukan luas permukaannya.
6. Untuk cara Indentasi Knoop adalah intan kasar yang dibentuk menjadi piramida sedemikian hingga dihasilkan lekukan bentuk intan dengan perbandingan diagonal panjang dan pendek adalah 7:1.
7. Jelaskan kerugian metode pengujian secara :
a. Indentasi Vickers
Adalah uji kekerasan Vickers tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian tersebut lamban; memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hati ; dan terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal.
b. Metode skleroskop
Metode ini tidak dapat memberikan nilai yang akurat dalam pengujian terhadap logam yang keras.
8. Bagaimana hubungan antara kekerasan dan ketahanan aus pada logam?
Kekerasan semakin tinggi maka logam terserbut mempunyai ketahanan aus yang tinggi. Hal ini disebabkan struktur mikro pada logam yang keras lebih kecil dan dislokasinya lebih banyak sehingga untuk mengalami keausan akan lebih sulit.
9. Mengapa terhadap benda uji, beban pengujian kekerasan Rockwell yangdiperlukan dapat berbeda-beda?
Karena kekerasan Rockwell tidak tergantung pada beban dan penumbuk, maka diperlukan keterangan mengenai kombinasi yang digunakan.
10. Jelaskan cacat-cacat pada jejak uji kekerasan?
Adanya inklusi, dislokasi, dan distorsi yang terjebak pada batas butir yang berbentuk cacat bidang atau cacat dua dimensi.
11. Jelaskan penurunan rumus BHN?
Dimana P = beban yang diterapkan, ( kg )
D = diameter bola, ( mm )
d = diameter lekukan, ( mm )
Jika dilihat pada gambar 2.1,dapat diketahui bahwa d = D sin φ. Maka dengan memasukkan harga ini rumus BHN di atas menjadi,
LAMPIRAN C. Gambar Alat dan Bahan
Gambar 5. Mesin Uji Kekerasan
Gambar 6.Round Bar
Gambar 7.Baja AISI 1045