Laporan Praktikum Mekanika Bahan Vickers.docx

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA BAHAN UJI KERAS MICRO VICKERS HARDNESS TESTER MATSUZAWA MMT-X7

DISUSUN OLEH KELOMPOK 2 ANINDYA ALIFNATIA OKTAFADILLA AZIZA TANDRI HIZBUL SABIILA FURQON GUIDO SABDA AGUNG KHAIRI AFRIAN

031500419 031500420 031500433 031500432 031500434

PEMBIMBING : Bp. Ihwanul Aziz, ST Tanggal Praktikum : 30 Mei 2017

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA

I.

DASAR TEORI Kekerasan merupakan ukuran ketahanan material terhadap deformasi tekan. Deformasi yang terjadi dapat berupa kombinasi perilaku plastis dan elastis. Pada permukaan dari dua komponen yang saling bersinggungan dan bergerak satu terhadap lainnya akan terjadi deformasi plastis maupun elastis. Deformasi elastis kemungkinan terjadi pada permukaan yang keras, sedangkan deformasi plastis terjadi pada permukaan yang lebih lunak. Efek deformasi tergantung pada kekerasan permukaan material. Ada beberapa car pengukuran kekerasan yang cukup dikenal dalam litbang material diantaranya adalah uji kekerasan gores, uji kekerasan pantul, dan uji kekerasan indentasi. Uji kekerasan gores tergantung pada kemampuan gores material yang satu terhadap material lainnya. Uji kekerasan pantul mencakup deformasi dinamis dari permukaan material yang dinyatakan dalam jumlah enargi impak yang diserap permukaan logam pada saat benda penekan jatuh. Uji kekerasan indentasi berupa penjejakan oleh sebuah indentor keras ditekankanke permukaan logam yang diuji. Teerdapat berbagai macam uji kekerasan lekukan antara lain : Uji kekerasan Briennel, Vickers, Rockwell, Knoop, dll. Uji kekerasan vickers menggunakan indentor puramida intan yang pada dasarnya berbentuk bujursangkar. Besr sudut antara permukaan-permukaan piramida yang saling berhadapan adalah 136. Nilai ini dipilih karena mendekati sebagian besar nilai perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan brinell (Dieter,1987). Angka kekerasan vickers didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. VHN dapat ditentukan dari persamaan berikut :

Dengan : P = beban yang digunakan (kg) D = panjang diagonal rata- rataa (mm) Ɵ = sudut antara permukaan intan yang berhadapan = 1360 Micro hardness tester merupakan suatu alat uji kekerasan indentasi yang bekerja dengan cara penjejakan oleh sebuah indentor berujung keras yang ditekankan kepermukaan bahan uji. Uji kekerasan indentasi menggunakan alat model Matsuzawa MMT-X7. Perbedaan kekerasan dapat diketahui dari bentuk indentor yang ditekankan pada permukaan material. Alat penguji

kekerasan memakai indentor berbentuk piramid ini dapat membuat jejakan material dengan sejumlah pembebanan tertentu. Aplikasi uji kekerasan mikro dilakukan antara lain untuk pengukuraan kekerasan bahan yang terlalu kecil jika diukur dengan menggunakan metode uji kekerasan makro sekaligus juga dapat digunakan untuk mengukur kekerasan produk seperti foil atau kawat yang terlalu tipis atau kecil diameternya jika diukur dengan metoda uji kekerasan makro. Skala kekerasan vickers mempunyai keunikan pada jangkauannya yang luas, meliputi kekerasan mikro dan makro dengan menggunakan indentor yang sama. Uji kekerasan vickers yang dilakukan tersebut memakai beban lebih dari 120kgf, yang sebanding dengan skala uji Rockwell C (150 kgf). Jangkauan uji yang luas menyebabkan uji vickers digunakan pada hampir semua material. Jejak yang dibuat dengan penekan piramida serupa secara geometris dan tidak terdapat persoalan mengenai ukurannya, maka VHN tidak bergantung pada beban. Pada umumnya hal ini dipenuhi, kecuali pada beban yang sangat ringan. Beban yang biasanya digunakan pada uji vickers berkisar anatara 1 hingga 120 kg. Tergantung pada kekerasan logam yang akan diuji. Hal-Hal yang mengahlangi keuntungan pemakaian metode vickers adalah : 1. Uji ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian ini sangat lamban 2. Memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hati 3. Terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal

Tipe-tipe lekukan pyramid intan : (a) lekukan yang sempurna, (b) lekukan bantal jarum, (c) lekukan berbentuk tong. (Dieter, 1987) Lekukan yang benar yang dibuat oleh penekan piramida intan harus berbentuk bujur sangkar (Gb 1A). Lekukan bantal jarum (Gb 1B) adalah akibat terjadinya penurunan logam disekitar permukaan piramida yang datar. Keadaan demikian terjadi pada logam-logam yang dilunakkan dan mengakibatkan pengukuran panjang diagonaal yang berlebihan Lekukan yang benar yang dibuat oleh penekan piramida intan harus berbentuk bujur sangkar (gambar 1a). Lekukan bantal jarum (gambar 1b) adalah akibat terjadinya penurunan logam di sekitar permukaan piramida yang datar. Keadaan demikian terjadi pada logam-logam yang dilunakkan dan megakibatkan pengukuran panjang diagonal yang berlebihan. Lekukan

berbentuk tong (gambar 1c) akibat penimbunan ke atas logam-logam di sekitar permukaan penekan erdapat pada logam-logam yang mengalami proses pengerjaan dingin. Kondisi uji yang proporsional dalam arti permukaan sampel halus dan rata demikian pula bagian punggung sampel,tentu saja akan memudahkan proses penjejakan. Namun sering ppula dijumpai keadaan sampel yang tidak sempurna hasil preparasinya sehingga memaksa operator Micro Hardness Tester untuk menggunakan bahan pengganjal sampel yang dinamakan malam atau wax. Pengguanaan wax sedapat mungkin dihindari karena memberikan pengaruh pada saat berlangsungnya indentasi.

Gambar 2 . Bentuk bahan uji dan kriteria untuk dilakukan uji vickers Berdasarkan kondisi berbagai bahan uji seperti pada Gambar 1,dapat diterangkan sebagai berikut 1. Kondisi bahan uji buram karena permukaanaya ter-oksidasi baik oleh bahan kimia etsa maupun udara sekitar,bahan uji ini tidak memenuhi kriteria untuk dilakukan uji vickers. 2. Kondisi bahan uji mengkilap dengan permukaan yang halus,bahan uji memenuhi kriteria untuk dilakukan uji vickers. 3. Kondisi bahan uji dengan permukaan yang rata (horizontal),bahan uji memenuhi kriteria uuk dilakukan uji vickers. 4. Kondisi bahan uji yang miring (kegagalan proses grinding),bahan uji ini tak memenuhi kriteria untuk dilakukan uji vickers. 5. Kondisi bahan uji yang bulat (sebelum di grinding),baha uji tak memenuhi kriteria untuk dilakukan uji vickers. 6. Kondisi bahan uji bulat tetapi telah diratakan,memenuhi kriteria untuk dilakukan uji vickers. Dalam melakukan pengujian bahan perlu diperhatikan kesiapan alat uji dengan cara melakukan kalibrasi antara menggunakan bahan uji Steel Standard asahi 74145 sebagai standar ujialat yang ditetapkan oleh pabrik pembuat Matsuzawa MMT X-7. Steel Standard digunakan untuk mengetahui karakteristik intrumentasi tersebut atau sebagai materialkalibrasi. Pengoperasian

alat uji

kekerasan diawali dengan penyiapan bahan uji dan peralatan,dilanjutkan dengan

pelaksanaan pengujian yang dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Menghubungkan power supply ke instrumen. 2. Menghidupkan instrumen dengan menekan saklar dibagian belakang instrumen, layar (7) menyala,instrumen siap dioperasikan. 3. Memeriksa kerataan menggunakan waterpass. Jika belum rata,atur posisinya dengan memutar naik-turun kaki-kaki instrumen. 4. Menempatkan satu beban pemberat yang dikehendaki dengan memutar knoop (8). 5. Menempatkan sampel yang akan diuji pada landasannya bila perlu dicekam(5),gunakan sedikit wax bilamana diperlukan dan dirataka memakai alat penekan sampel. 6. Memfokuskan mikroskop.

Gambar 3. Bagian-bagian penting pada Micro Hardness Tester type Vickers Matsuzawa MMT X-7 7.

Menentukan area penjejakan pada sampel dengan memutar spindel mikrometer (6 dan 11)

8. Mengulangi pemfokusan (12) 9. Mengarahkan penjejak atau diamond pada posisi penjejakan kemudian menurunkan penjejak dengan menekan Start pada layar (7) 10. Setelah waktu yang telah ditentukan (misal 10 detik) berlalu,penjejakan berakhir dengan indikasi suara “tiit” dan penjejak kebali ke posisi semula 11. Melihat jejakan dengan mengintip pada lensa okuler (3) 12. Mengarahkan lensa objektif (10) untuk engukur diagonal jejakan.

13. Mengukur diagonal jejakan dengan menggerakan knop 2 dan 4 mulai dari garis nol sampai pada batas akhir diagonal (gambar 4). 14. Mengukur diagonal pertama (d1) dengan memposisikan lensa okuler ke arah vertikal,mengatur jarak garis ukur sesuai panjang diagonalnya dengan memutar knop (2 dan 4) kemudian tekan tombol enter pada lensa okuler. 15. Mengukur

diagonal

kedua

(d2)

dengan

memposisikan

lensa

okuler

ke

arah

horizontal,mengatur jarak garis ukur sesuai panjang diagonalnya dengan memutar knop (2 dan 4) kemudian tekan tombol enter pada lensa okuler. 16. Membaca hasil pengukuran pada layar (7). 17. Setelah proses uji kekerasan berakhir,ambil sampel,instrumen dimatikan dengan menekan saklar dibagian belakan istrumen dan melepaskan kabel yang berhubungan dengan sumber daya listrik.

Lembar Kerja A. Hari dan Tanggal Praktikum: 30 Mei 2017

B. Topik Praktikum : Uji Keras Vickers

C. Tujuan : Dalam menguji kekerasan suatu material, operator Micro Hardness Tester biasanya memilih satu di antara sejumlah beban identasi (1gf s/d 500 gf). Tentu saja ada alasan yang perlu diungkapkan berkaitan dengan pemilihan satu dari sejumlah beban tersebut. Kesalahan pemilihan beban akan berdampak pada ketidakakurasian data kekerasan suatu material dan selanjutnya menimbulkan salah interpretasi terhadap sifat material yang di uji. Fenomena demikian tentu saja sangat tidak diharapkan. Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui dan mempelajari teknik pemilihan beban ideal pada indentor dari Micro Hardness Tester Matsuzawa MMT-X7 sehingga pelaksanaan uji kekerasan diharapkan dapat menghasilkan data kekerasan yang akurat dan dapat dipertanggungjawabkan.

D. Bahan : Kuningan, Baja dan Alumunium

E. Alat dan Perlengkapan : 1. Micro Vickers Hardness Tester Matsuzawa MMT-X7 beserta kelengkapannya. 2. Ragum, ampelas, kikir. 3. Modul, lembar kerja dan alat tulis.

F. Langkah Kerja : 1. Persiapan permukaan benda kerja: a. Ratakan kedua permukaan benda kerja menggunakan kikir dan amplas kasar, sehingga kedua bidang permukaan tersebut sejajar,. b. Haluskan permukaan benda kerja menggunakan amplas sampai halus, rata dan mengkilat. 2. Pelaksanaan uji kekerasan Vickers pada Micro Vickers Hardness Tester Matsuzawa MMT-X7

G. Data Pengamatan Jenis Material/Bahan = Kuningan, Baja dan Alumunium Alat uji kekerasan dan sistem uji = Uji Keras Micro Vickers Hardness Tester Matsuzawa MMT-X7 Lama penekanan = 10 detik Beban Indentasi = 10gf, 25gf, 50gf dan 100gf

Beban

Uji

Indentasi

Ke-

10 gf

alumunium

baja

1

37,4

102,2

27,2

2

30,5

101,3

27,2

3

22,6

141,5

19,4

4

22,5

127,9

38,1

5

32,8

126,9

48,4

Beban

Uji

Indentasi

Ke-

25 gf

1

36,0

89,0

114,2

2

34,8

112,6

132,7

3

42,3

121,0

85,2

4

43,3

123,9

99,4

5

36,6

133,7

132,2

Indentasi

Ke-

Harga Kekerasan Vickers baja

1

51,4

152,4

90

2

34,3

138,9

103,5

3

55,6

171,2

143,6

Uji

Indentasi

Ke-

Rata-rata Vickers (µm)

29,16

baja

kuningan

119,96

32,06

Harga Kekerasan Rata-rata Vickers (µm)

kuningan alumunium

alumunium

Beban

100 gf

Harga Kekerasan Vickers baja

Uji

Harga Kekerasan

kuningan alumunium

alumunium

Beban

50 gf

Harga Kekerasan Vickers

38,6

baja

kuningan

116,04

112,74

Harga Kekerasan Rata-rata Vickers (µm)

kuningan alumunium

47,1

Harga Kekerasan Vickers

baja

kuningan

154,16

112,36

Harga Kekerasan Rata-rata Vickers (µm)

alumunium

baja

kuningan alumunium

1

59,8

133,5

74,5

2

73

127,2

75,9

3

66,3

114,6

79,5

66,36

baja

kuningan

125,1

76,63

H. PEMBAHASAN Uji Keras (Vickers) menggunakan Micro Hardness Tester merk Matsuzawa MMTX7 bertujuan untuk mengetahui dan mempelajari teknik pemilihan beban ideal pada indentor sehingga pelaksanaan uji kekerasan diharapkan dapat menghasilkan data kekerasan suatu bahan. Bahan logam yang digunakan pada praktikum ini adalah baja, alumunium dan kuningan yang sebelumnya dihaluskan permukaannya dan diberi autosol untuk mempermudah pada saat pengamatan dilakukan. Langkah kerja yang dilakukan adalah menyiapkan bahan kemudian meletakkan benda pada ragum, lalu mencari titik fokusnya dengan memutar pengatur fokus. Setelah focus, klik start pada layar untuk melakukan penjejakkan. Tunggu hingga 10 detik sampai penjejakkan selesai. Hasil penjejakkan akan berbentuk belah ketupat. Kami mengukur diagonal belah ketupat secara vertical dan horizontal dengan penggaris yang ada pada lensa. Setelah mengukur masing-masing vertical dan horizontal, kami menekan tombol read. Hasil nilai kekerasan akan muncul setelah pengukuran vertical dan horizontal. Untuk beban indentasi 10 gf, didapatkan nilai kekerasan Vickers rata-rata untuk alumunium sebesar 29,16 µm, baja sebesar 119,96 µm, dan kuningan sebesar 32,06 µm. Untuk beban indentasi 25 gf, didapatkan nilai kekerasan Vickers rata-rata untuk alumunium sebesar 38,6 µm, baja sebesar 116,04 µm, dan kuningan sebesar 112,74 µm. Untuk beban indentasi 50 gf, didapatkan nilai kekerasan Vickers rata-rata untuk alumunium sebesar 47,1 µm, baja sebesar 154,16 µm, dan kuningan sebesar 112,36. Untuk beban indentasi 100 gf, didapatkan nilai kekerasan Vickers rata-rata untuk alumunium sebesar 66,36 µm, baja sebesar 125,1 µm, dan kuningan sebesar 76,63 µm. Dari nilai rata-rata yang kami dapat maka menunjukkan bahwa secara berurutan yang mempunyai nilai kekerasan (vickers) paling tinggi adalah Baja, kuningan, dan alumunium dengan ditunjukkan bahwa baja mempunyai nilai kekerasan yang paling tinggi diantara dua bahan lain.

I.

KESIMPULAN

1. Baja memiliki nilai kekerasan yang paling tinggi dari kedua bahan lain, dengan rata-rata nilai kekerasan 116,04-154,16 µm. 2. Alumunium memiliki nilai kekerasan yang paling rendah dari kedua bahan lain, dengan rata-rata nilai kekerasan 29,16-66,36 µm. 3. Urutan kekerasan dari ketiga bahan yang diuji dari yang paling keras secara berurutan adalah baja, kuningan dan alumunium.