[rev. 2] Laporan Praktikum Matek.docx

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK “PENGUJIAN VICKERS HARDNESS”

Disusun Oleh : KELOMPOK 2 JURUSAN TEKNIK INDUSTRI SEMESTER 3 TAHUN AJARAN 2017 KELAS B3 / R2

NAMA-NAMA ANGGOTA : Septian Setia Gunansyah Ujang Suhardi Varenza Pasha Yudistira Astri Meganingrum Abby Dwi Saputro Irvan Slamet Nurkhozim Sarifudin

21216039 21216014 21216048 21215054 21216203 21216246 21216086

Erik Endrian Eko Kuswandi Humaedi Setiawan Julius Kristian Pasaribu Permana Putra Raden Wahyu Agil

FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS SERANG RAYA (UNSERA) SERANG - 2017

21216081 21216022 21216176 21216011 21216002 21216183

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK UJI KEKERASAN METODE VICKERS Disusun Oleh: Kelompok 2 Kelas B3 / R2 Telah disahkan pada : Hari/Tanggal

:

Tempat

:

Pukul

:

Oleh

:

Serang,

Oktober 2017

Mengetahui dan menyetujui

Dosen Mata Kuliah

Ketua Kelompok

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN................................................................................ii DAFTAR ISI .................................................................................................... iii DAFTAR TABEL .............................................................................................. v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ vi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................vii BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 8 1.1

Latar Belakang ........................................................................................................................ 8

1.2

Tujuan Percobaan.................................................................................................................... 9

1.3

Batasan Masalah ..................................................................................................................... 9

1.4

Sistematika Penulisan ........................................................................................................... 10

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 11 2.1

Metode Pengujian Brinell ..................................................................................................... 11

2.2

Metode Pengujian Vickers .................................................................................................... 14

2.3

Metode Pengujian Rockwell ................................................................................................. 16

2.4

Alumunium ........................................................................................................................... 18

2.5

Kuningan ............................................................................................................................... 19

2.6

Besi ....................................................................................................................................... 20

2.7

Tembaga ................................................................................................................................ 21

BAB III METODE PERCOBAAN .................................................................. 23 3.1

Diagram Alir Percobaan........................................................................................................ 23

3.2

Alat dan Bahan ...................................................................................................................... 24

3.2.1

Alat................................................................................................................................ 24

3.2.2

Bahan ............................................................................................................................ 24

3.3

Prosedur Percobaan ............................................................................................................... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 26 4.1

Data Percobaan ..................................................................................................................... 26

4.2

Hasil Perhitungan .................................................................................................................. 27

4.2.1

Alumunium ................................................................................................................... 27

iii

4.2.2

Besi ............................................................................................................................... 29

4.2.3

Kuningan ....................................................................................................................... 30

4.2.4

Tembaga ........................................................................................................................ 32

4.3

Pembahasan........................................................................................................................... 33

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 38 5.1

Kesimpulan ........................................................................................................................... 38

5.2

Saran ..................................................................................................................................... 38

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 39 LAMPIRAN ..................................................................................................... 40

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Standar Uji Brinell (ASTM 10) .............................................................................. 12 Tabel 2. 2 Skala Kekerasan Rockwell ..................................................................................... 17 Tabel 2. 3 Skala Kekerasan Superficial Rockwell ................................................................... 17 Tabel 4. 1 Data Uji kekerasan................................................................................................. 25

v

DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Penampang Pengujian Brinell ............................................................................. 11 Gambar 2. 2 Skematis prinsip identasi dengan metode Brinell ............................................... 12 Gambar 2. 3 Hasil Indentasi Brinell ........................................................................................ 13 Gambar 2. 4 Skematis prinsip indentor dengan metode Vickers ............................................. 14 Gambar 2. 5 Distorsi oleh indentor pyramid intan karena efek elastisitas; ............................. 15 Gambar 2. 6 Mata Tekan Uji Kekerasan Rockwell dan Proses Pengujian Rockwell .............. 16

vi

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Perhitungan ........................................................................................................... 40 Lampiran 2 Screenshot Diagram Alir Microsoft Visio............................................................ 42 Lampiran 3 Gambar Selama Praktikum ................................................................................... 43 Lampiran 4 Blangko Percobaan ............................................................................................... 44

vii

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Kekerasan adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical Properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mengalami pergeseran (Frictional Force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri adalah suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya, maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material tersebut tidak dapat kembali ke bentuk semula. Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (Penekanan). Di dalam aplikasi manufaktur, dilakukan pengujian terhadap material dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Sehingga saat material di proses untuk dijadikan barang jadi, hasilnya sesuai dengan apa yang di inginkan. Tingkat kekerasan suatu benda tidak bisa diukur dengan perkiraan saja, dibutuhkan suatu pengujian untuk menentukan karakteristik dan kekerasan pada material atau benda yang disebut uji kekerasan (Hardness Test). Kekuatan suatu material berbanding lurus dengan kekerasannya, sehingga semakin tinggi nilai yang didapat saat dilakukan pengujian kekerasan maka semakin kuat pula material tersebut. Melalui uji kekerasan ini juga dapat diketahui pengaruh material terhadap perlakuan panas dan perlakuan dingin. Material yang telah mengalami cold working, hot working, dan heat treatment, akan mengalami perubahan terhadap kekerasannya. Sehingga dalam manufaktur pengujian kekerasan ini biasanya dilakukan sebelum material di proses menjadi barang jadi dan setelah material menjalani proses hingga terbentuk menjadi barang yang di inginkan. Patut diketahui bahwa dasarnya pengujian kekerasan dan kekuatan tarik adalah sama yaitu sebagai indikator pembebanan agar tidak terjadi deformasi plastis. Oleh karena itu, kekerasan juga dapat dikonversikan kepada kekuatan tarik.

8

Namun saat ini dunia manufaktur telah berkembang pesat, sehingga untuk melakukan pengujian kekerasan tidak membutuhkan waktu yang lama dan semakin dipermudah pula dalam mendapatkan data seperti kekuatan tarik dan modulus elastisitas. Data tersebut biasanya terdapat pada material yang dibeli, data yang diberikan vendor, merupakan data yang telah di uji dan bukanlah data perkiraan. Di era ini pula setiap produk memiliki standar kekerasannya masing-masing yang telah di atur dan disepakati, oleh karenanya saat dilakukan pengetesan akhir, nilai yang didapat tidak di perbolehkan melebihi standar yang telah ditentukan (ASME). Dari tingkat kekerasan tersebut dapat diperkirakan usia barang jadi tersebut.

1.2

Tujuan Percobaan Tujuan dari pengujian kekerasan ini adalah untuk mengetahui angka kekerasan bahan alumunium, besi, tembaga, dan kuningan. Hal ini merupakan salah satu sifat mekanik yang penting dengan menggunakan metode Vickers.

1.3

Batasan Masalah Agar penulisan laporan ini tidak menyimpang dari tujuan yang semula direncanakan sehingga mempermudah mendapatkan data dan informasi yang diperlukan, maka penulis menetapkan batasan masalah yang akan dibahas dalam laporan ini adalah : 1. Pemahaman mengenai metode vikers yang dijadikan metode perhitungan dalam praktikum kali ini. 2. Pemahaman mengenai material Alumunium, Besi, Kuningan, dan Tembaga yang dijadikan bahan uji dalam praktikum. 3. Kurva hasil sample yang telah dilakukan, untuk melihat jumlah rata – rata yang didapat dari 10 kali sampling.

9

1.4

Sistematika Penulisan Penulisan laporan praktikum ini dibagi menjadi lima BAB. Dimana BAB I menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II menjelaskan mengenai tinjauan pustaka yang berisi mengenai teori dari percobaan yang akan dilakukan. BAB III menjelaskan mengenai metode percobaan seperti diagram alir percobaan, alat dan bahan serta prosedur percobaan. BAB IV menjelaskan mengenai hasil dan pembahasan yang mana terdapat data percobaan, hasil perhitungan dan pembahasan mengenai hasil praktikum. BAB V menjelaskan mengenai kesimpulan dan saran. Selain itu juga diakhir laporan kami sajikan lampiran yang memuat perhitungan, gambar selama praktikum serta blangko percobaan.

10

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Metode Pengujian Brinell Metode ini pertama kali dilakukan oleh Brinell pada tahun 1900. Metode ini berupa pengidentasian sejumlah beban terhadap permukaan material dengan penetrator yang digunakan berupa bola baja yang dikeraskan dengan diameter 10 mm dan standar bebanya antara 0.97 s.d 3000 kgf. Pembebanan dilakukan dengan standar waktu, biasanya 30 detik. Kekerasan yang diberikan merupakan hasil bagi beban penekan dengan luas permukaan lekukan bekas penekan dari bola baja. Dapat dirumuskan dengan :

dimana :

P

= beban (Kg)

D

= diameter indentor (mm)

d

= diameter jejak (mm)

Persamaan diatas diperoleh dari : X2

= (½ D)2 – (½ d)2 = ¼ (D2 – d2)

D X

X

= ½ (D2 – d2)1/2

h

=½D–X = ½ D – ½ (D2 – d2)1/2 = ½ {D – (D2 – d2)}

A h d

= π.D.H = ½ (πD) {D-(D2 – d2)1/2}

h

BHN = P/A

Gambar 2. 2.11Penampang PenampangPengujian PengujianBrinell Brinell

= 2P / (πD) {D-(D2 – d2)1/2} 11

Tabel 2. 1 Standar Uji Brinell (ASTM 10) Diameter Bola (mm)

Angka Kekerasan yang

Beban (kgf)

Disarankan (HB)

10

3000

96-600

10

1500

48-300

10

500

16-100

Gambar 2. 2 Skematis prinsip identasi dengan metode Brinell

Prosedur standar pengujian mensyaratkan bola baja dengan diameter 10 mm dan beban 3000 kg untuk pengujian logam-logam ferrous, atau 500 kg untuk logamlogam non ferrous. Untuk logam-logam ferrous, waktu indentasi biasanya sekitar 10 detik, sementara untuk logam-logam non ferrous sekitar 30 detik. Walaupun demikian pengaturan beban dan waktu indentasi untuk setiap material dapat pula ditentukan oleh karakteristik alat penguji. Nilai kekerasan suatu material yang dinotasikan dengan “HB” tanpa tambahan angka di belakangnya menyatakan kondisi pengujian standar dengan indentor bola baja 10mm, beban 3000 kg selama waktu 1-15 detik.

12

Untuk kondisi yang lain nilai kekerasan HB diikuti angka-angka yang menyatakan kondisi pengujian. Syarat menggunakan metode Brinell : 

Indentor bola baja yang dikeraskan berdiameter 2,5-10 mm, beban 300-3000 Kg



Permukaan harus rata, jika perlu diamplas atau dimachining terlebih dahulu



Permukaan test harus sesuai dengan karakteristik material, tidak mengalami karburasi ataupun proses sejenis lainnya



Ketebalan minimum 0.6 mm dan permukaan tanpa dikeraskan.



Pengujian tidak boleh terlalu dipinggir



Beban yang digunakan harus steady dan terbebas dari kemungkinan pembebanan tak diinginkan disebabkan oleh gaya inersia dari beban



Jarak antar uji minimum 3d



Tidak terjadi penggelembungan di bagian belakang material uji disebabkan penggunaan beban yang terlalu besar

Gambar 2. 3 Hasil Indentasi Brinell

Keuntungan penggunaan metode Brinell antara lain : 

Tidak dipengaruhi oleh oleh permukaan material yang kasar.



Bekas penekanan cukup besar, sehingga mudah diamati dan dapat mengatasi ketidakseragaman fasa material pada pengujian.

Kerugiannya antara lain : 

Tidak dapat dikenakan pada benda yang tipis dan permukaan yang kecil, serta pada daerah kritis di mana penekanan dapat mengakibatkan kegagalan.



Tidak berlaku untuk material yang sangat lunak maupun sangat keras.

13

2.2

Metode Pengujian Vickers Metode ini mirip dengan metode Brinell tetapi penetrator yang dipakai berupa intan berbentuk piramida dengan dasar bujur sangkar dan sudut puncak 1360.

Gambar 2. 4 Skematis prinsip indentor dengan metode Vickers

Prinsip pengujian adalah sama dengan Brinell, walaupun jejak yang dihasilkan berbentuk bujursangkar berdiagonal. Panjang diagonal diukur dengan skala pada mikroskop pengukur jejak. Nilai kekerasan suatu material diberikan oleh:

dimana,

α

= 136o

P

= Gaya tekan (kgf)

d

= diagonal identasi (mm)

14

Pengujian metode Vickers akan memberikan dampak hasil yang berbeda-beda tergantung pada elestisitas material. Apabila material lunak atau keelastisitasannya tinggi, maka hasil indentasi akan mengempis. Dan pada material yang kaku, maka akan berbentuk menggembung. Metode ini biasa dilakukan untuk mengukur kekerasan mikro dari material.

Gambar 2. 5 Distorsi oleh indentor pyramid intan karena efek elastisitas; (a)Indentasi sempurna; (b)Indentasi mengempis; (c)Indentasi menggembung

Keuntungan metode Vickers : 

Indentor dibuat dari bahan yang cukup keras, sehingga dimungkinkan dilakukan untuk berbagai jenis logam.



Memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinu dan dapat digunakan untuk menentukan kekerasan pada logam yang sangat lunak dengan kekerasan DPH 5 hingga logam yang sangat keras dengan DPH 1500.



Dapat dilakukan untuk benda-benda dengan ketebalan yang sangat tipis, sampai 0.006 inchi.



Harga kekerasan yang didapat dari uji Vickers tidak bergantung pada besar beban indentor.

Kerugiannya : Pengujian ini tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian tersebut lama, memerlukan persiapan permukaan benda uji yang teliti, dan rentan terhadap kesalahan perhitungan panjang diagonal.

15

2.3

Metode Pengujian Rockwell Metode pengujian kekerasan Rockwell merupakan metode yang paling sering digunakan unutk mengukur kekerasan karena metode ini mudah dipraktekkan dan tidak membutuhkan keahlian khusus. Beberapa skala yang berbeda dapat digunakan unutk kombinasi yang mungkin dari bermacam – macam indenter dan beban yang berbeda-beda. Indenter ( penekan) terdiri dari bola baja yang dikeraskan mempunyai diameter antara 1/16, 1/8, ¼, dan ½ in (1.588, 3.175, 6.350, dan 12.70 mm), dan penekan intan yang berbentuk kerucut yang digunakan untuk material yang sangat keras. Dengan metode ini, angka kekerasan dapat ditentukan melalui perbedaan kedalaman dari hasil penekanan dari penerapan beban awal minor dan diikuti oleh beban mayor, penggunaan beban minor dapat mempertinggi akurasi dari pengujian. Berdasarkan besar beban dari minor maupun mayor, ada dua tipe pengujian yaitu Rockwell dan Superficial Rockwell. Untuk Rockwell, beban minor adalah 10kgf, dimana beban mayor adalah 60, 100, dan 150 kgf. Masing – masing skala diwakili oleh huruf –huruf alphabet yang ada di tabel. Untuk Superficial Rockwell, beban minornya 3 kgf dan beban mayornya 15, 30, dan 45 kgf. Skala ini diidentifikasi dengan 15, 30, atau 45 (berdasarkan beban) diikuti dengan N, T, W, X, atau Y, tergantung pada penekan. Pengujian Superficial biasanya digunakan untuk spesimen tipis. Ketika menentukan kekerasan Rockwell dan Superficial, angka kekerasan dan skalanya harus ditunjukan. Skala ditunjukan dengan simbol HR diikuti dengan penunjukan skala yang tepat. Contohnya 80 HRB menunjukan kekerasan Rockwell 80 pada skala B dan 60HR30W menunjukan kekerasan Superficial 60 pada skala 30W. Untuk masing – masing skala kekerasannya dapat mencapai 130, namun nilai kekerasan meningkat diatas 100 atau menurun dibawah 20 pada skala berapapun, mereka menjadi tidak akurat. Ketidakakuratan juga dapat dialami jika spesimen terlalu tipis. Ketebalan spesimen seharusnya paling tidak 10 kali dari kedalaman penekanan.

Gambar 2. 6 Mata Tekan Uji Kekerasan Rockwell dan Proses Pengujian Rockwell 16

Tabel 2. 2 Skala Kekerasan Rockwell Skala Beban Mayor (Kgf)

Tipe Indentor 1/16” bola intan

Tipe Material Uji

A

60

B

100

1/16” bola

C

150

Intan kerucut

D

100

1/8” bola

E

100

Intan Kerucut

Baja kawakan

F

60

1/16” bola

Kuningan yang dianealing dan tembaga

G

150

1/8” bola

Tembaga, berilium, fosfor, perunggu

H

60

1/8” bola

Pelat alumunium, timah

K

150

¼” bola

Besi cor, paduan alumunium, timah

L

60

¼” bola

Plastik, logam lunak

M

100

¼” bola

Plastik, logam lunak

R

60

¼” bola

Plastik, logam lunak

S

100

½” bola

Plastik, logam lunak

V

150

½” bola

Plastik, logam lunak

kerucut

Sangat keras, tungsten, karbida Kekerasan sedang, baja karbon rendah dan sedang, kuningan, perunggu Baja keras, paduan yang dikeraskan, baja hasil tempering Besi cor, paduan alumunium, magnesium yg dianealing

Tabel 2. 3 Skala Kekerasan Superficial Rockwell Skala

Indenter

Beban Mayor ( kgf )

15N

Diamond

15

30N

Diamond

30

45N

Diamond

45

15T

1/16 in. Ball

15

30T

1/16 in. Ball

30

45T

1/16 in. Ball

45

15W

1/8 in. Ball

15

30W

1/8 in. Ball

30

45W

1/8 in. Ball

45

17

Kekerasan Rockwell dapat dibagi menjadi: 

Rockwell A Penetrator berupa kerucut intan dengan pembebanan 60 Kg. Biasa digunakan untuk jenis-jenis logam yang sangat keras.



Rockwell B Indentor berupa bola baja dengan diameter 1,6 mm dan pembebanan 100 Kg. Biasa digunakan untuk material-material yang lunak.



Rockwell C Indentor berupa kerucut intan dengan pembebanan 150 Kg. Biasa digunakan untuk logam-logam yang diperkeras dangan pemanasan. Pengkategorian ini berdasarkan kombinasi jenis indentor yang digunakan

dengan beban yang diberikan.Pengkategorian ini dimaksudkan agar penguji manggunakan jenis kombinasi yang tepat pada benda uji sesuai dengak sifat yang dimiliki oleh benda uji tersebut.

2.4

Alumunium Aluminium ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah AI dan nomor atomnya 13. Aluminum bukan merupakan jenis logam berat, namun merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8 % dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. 1. Sifat mekanik yang dimiliki aluminium sehingga banyak digunakan sebagai material teknik: a. Berat jenisnya ringan (hanya 2,7 gr/cm3 sedangkan besi ± 8,1 gr/cm3). b. Tahan korosi. c. Pengantar listrik dan panas yang baik. d. Mudah difabrikasi dan di bentuk. e. Kekuatan rendah tetapi pemaduan (alloying) kekuatannya bisa ditingkatkan.

18

2. Kekerasan Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. 3. Kekuatan tensil Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai pelakuan umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa (paduan 7075). 4. Ductility Ductility di definisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastik tanpa terjadinya retakan. Aluminium murni memiliki ducility yang tinggi. Aluminuim paduan memiliki ducility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada umumnya memiliki ducility yang lebih rendah dari pada aluminium murni, karena ducility berbanding terbaik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua aluminium paduan memiliki kekuata tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni.

2.5

Kuningan Kuningan adalah paduan logam tembaga (Cu) dan logam seng (Zn) dengan kadar tembaga yang merupakan komponen utamanya dengan kandungan bervariasi antara 55-95% massa. Tembaga dalam kuningan membuat kuningan bersifat antiseptik, melewati efek oligodinamis. Contohnya, gagang pintu yang terbuat dari kuningan dapat mendisinfeksi diri dari banyak bakteri dalam waktu 8 jam. Efek ini penting dalam rumah sakit, dan berguna dalam banyak konteks. Menurut beratnya tergantung pada jenis kuningan dan tujuan penggunaannya, sedangkan logam seng lebih banyak mempengaruhi warna dan sifat kuningan yang dihasilkan. Material 19

kuningan memiliki sifat lebih kuat dan lebih kuat dan lebih keras daripada tembaga, tetapi tidak skuat atau sekeras seperti baja. Kuningan merupakan material non ferrous metal (logam-logam yang berbasis bukan besi/Fe). Kuningan sering dipadukan lagi dengan timbal agar mudah di sayat dan timah putih untuk meingkatkan kekuatan terhadap korosi. Kekuatan tarik dan regangan kuningan tergantung dari susunannya, tetapi terletak dalam orde besarannya perunggu. Material kuningan juga memiliki kuntungan atas bahan lain yaitu bahwa produk yang dibuat dari material kuningan dapat didaur ulang. Jenis-jenis kuningan berdasarkan Unified Sistem di Amerika Serikat 

Kuningan Admiralty, mengandung 30% seng dan 1 % timah.



Kuningan Aich, mengandung 60,66% tembaga, 36,58% seng, 1,02% timah, dan 1,74% besi. Dirancang untuk digunakan dalam pelayanan laut karena sifatnya yang tahan korosi,keras, dan tangguh.



Kuningan Alpha, memiliki kandungan seng kurang dari 35 %. Bekerja dengan baik pada suhu dingin.

2.6

Besi Besi merupakan salah satu unsur yang terdapat di dalam bumi. Keberadaan besi di dalam air tanah biasanya berhubungan dengan pelarutan batuan dan mineral terutama Oksida, Sulfida Karbonat, dan Silikat yang mengandung logam – logam tersebut. Biji besi adalah batuan yang mengandung mineral – mineral besi dan sejumlah mineral lain seperti silika, alumina, magnesia, dan lain – lain. Biji besi terdiri atas oksigen dan atom besi yang berikatan bersama dalam molekul. Besi sendiri biasanya didapatkan dalam bentuk magnetit (Fe3O4), hematit (Fe2O3), goethit, limonit atau siderit. Bijih besi biasanya kaya akan besi oksida dan beragam dalam hal warna, dari kelabu tua, kuning muda, ungu tua, hingga merah karat.

20

1. Sifat Besi Besi memiliki sifat fisika dan sifat kimia, yaitu : a. Sifat fisika dari besi sebagai berikut: 

Lebur pada suhu 1540 ºC



Mendidih pada suhu 2760 ºC



Dapat menghantarkan panas sebesar 80 Joule/smK



Dapat menghantarkan listrik sebesar 1,1 x 107 mho



Memiliki kerapatan 7860 kg/m3

b. Sifat kimia dari besi sebagai berikut: 

Bereaksi dengan semua asam



Tidak termakan dengan basa



Dapat bereaksi dengan oksigen dengan mudah



Dapat terbentuknya karat

2. Kandungan Besi di Alam Kandungan Fe di bumi sekitar 6,22 %, di tanah sekitar 0,5 – 4,3%, di sungai sekitar 0,7 mg/l, di air tanah sekitar 0,1 – 10 mg/l, air laut sekitar 1 – 3 ppb, pada air minum tidak lebih dari 200 ppb. Pada air permukaan biasanya kandungan zat besi relatif rendah yakni jarang melebihi 1 mg/L sedangkan konsentrasi besi pada air tanah bervariasi mulai dan 0,01 mg/L sampai dengan + 25 mg/L. Di alam biasanya banyak terdapat di dalam biji besi hematite, magnetite, taconite, limonite, goethite, siderite dan pyrite (FeS).

2.7

Tembaga Tembaga adalah unsur kimia dengan nomor atom 29 dan nomor massa 63,54, merupakan unsur logam, dengan warna kemerahan. Unsur ini mempunyai titik lebur 1.803° Celcius dan titik didih 2.595° C. dikenal sejak zaman prasejarah. Tembaga sangat langka dan jarang sekali diperoleh dalam bentuk murni. Mudah didapat dari berbagai senyawa dan mineral. Penggunaan tembaga yaitu dalam bentuk logam merupakan paduan penting dalam bentuk kuningan, perunggu serta campuran emas 21

dan perak. Banyak digunakan dalam pembuatan pelat, alat-alat listrik, pipa, kawat, pematrian, uang logam, alat-alat dapur, dan industry. Senyawa tembaga juga digunakan dalam kimia analitik dan penjernihan air, sebagai unsur dalam insektida, cat, obat-obatan dan pigmen. Kegunaan biologis untuk runutan dalam organism hidup dan merupakan unsur penting dalam darah binatang berkulit keras. 1. Sifat-sifat Tembaga Produksi tembaga sebagian besar dipergunakan dalam industri kelistrikan, karena tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi. Kotoran yang terdapat dalam tembaga akan memperkecil/mengurangi daya hantar listriknya. Selain mempunyai daya hantar listrik yang tinggi, daya hantar panasnya juga tinggi; dan tahan karat. Oleh karena itu tembaga juga dipakai untuk kelengkapan bahan radiator, ketel, dan alat kelengkapan pemanasan.Tembaga mempunyai sifat dapat dirol, ditarik, ditekan, ditekan tarik dan dapat ditempa (meleable). 2. Manfaat Penggunaan Tembaga a. Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo. b. Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer. Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan digunakan pula pada seni patung. Kuningan dan perunggu berturut-turut seperti yang tertera pada gambar. c. Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya. Gambar mata uang yang terbuat dari emas. d. Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal. e. Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi metanal.

22

BAB III METODE PERCOBAAN 3.1

Diagram Alir Percobaan Start

Preparasi sampel (Bahan Uji & Metal Hardness Tester

Menempatkan alat uji pada permukaan datar

Memilih metode pengujian kekerasan pada alat

Menempelkan Metal Hardness Tester pada permukaan bahan uji

Tekan Kontak Metal Hardness Tester

Lepas kontak Metal Hardness Tester

NO

Sampel & lokasi lain YES

Selesai

23

3.2

Alat dan Bahan

3.2.1 Alat Peralatan-peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah : 1. Hardness Test Digital

3.2.2 Bahan

1. Kuningan

2. Besi

3. Tembaga

4. Alumunium

24

3.3

Prosedur Percobaan 1. Letakkan spesimen uji pada permukaan yang rata. 2. Atur Hardness Tester dengan metode pengujian Vickers (HV). 3. Lakukan proses pengujian dengan menekankan Hardness Tester ke permukaan benda uji. 4. Lakukan sebanyak 10x pada permukaan/daerah yang berbeda pada benda uji.

25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Data Percobaan

Tabel 4. 1 Data Uji Kekerasan No

Benda Uji (Spesimen)

Indentasi

HV

1

Alumunium

1

258

2

139

3

281

4

246

5

122

6

125

7

149

8

183

9

122

10

145

1

128

2

113

3

144

4

145

5

127

6

120

7

159

8

155

9

144

10

158

2

Besi

26

3

4

4.2

Kuningan

Tembaga

1

176

2

190

3

179

4

196

5

197

6

196

7

182

8

190

9

194

10

198

1

232

2

213

3

202

4

202

5

272

6

247

7

250

8

223

9

243

10

230

Hasil Perhitungan

4.2.1 Alumunium Dari data percobaan di atas, maka di peroleh nilai tertinggi, nilai terendah dan nilai rata-rata angka kekerasan bahan alumunium yaitu sebagai berikut :

27

Nilai tertinggi

=

281

Nilai terendah

=

122

Nilai mean / rata-rata =

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝑃𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛

1770

=

𝑆𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙

10

=

177

Nilai median 258

139

281

246

122

125

149

183

122

145

122

122

125

139

145

149

183

246

258

281

246

258

281

=

145+149

=

2

147

Nilai modus 122

122

125

=

139

145

122

Nilai varian

28

149

183

= Standar deviasi

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙(𝑛)−1

34180

=

= 3797

9

𝜎 = √ nilai varian = √3797

=

61,62

4.2.2 Besi Dari data percobaan di atas, maka di peroleh nilai tertinggi, nilai terendah dan nilai rata-rata angka kekerasan bahan besi yaitu sebagai berikut : Nilai tertinggi

=

159

Nilai terendah

=

113

Nilai mean / rata-rata

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖

=

𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝐷𝑎𝑒𝑟𝑎ℎ 𝑈𝑗𝑖

1390

=

10

=

139

Nilai median 128

113

144

145

127

120

159

155

144

158

113

120

127

128

144

144

145

155

158

159

155

158

159

=

144+144

=

2

144

Nilai modus 113

120

127

=

128

144

144

29

144

145

Nilai varian

= Standar deviasi

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙(𝑛)−1

=

2405

= 267

9

𝜎 = √ nilai varian = √2405

=

49,04

4.2.3 Kuningan Dari data percobaan di atas, maka di peroleh nilai tertinggi, nilai terendah dan nilai rata-rata angka kekerasan bahan kuningan yaitu sebagai berikut : Nilai tertinggi

=

198

Nilai terendah

=

176

Nilai mean / rata-rata

=

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝐷𝑎𝑒𝑟𝑎ℎ 𝑈𝑗𝑖

30

=

1900 10

=

190

Nilai median 176

190

179

196

197

196

182

190

194

198

176

179

182

190

190

194

196

196

197

198

196

197

198

=

190+194

=

2

192

Nilai modus 176

179

182

=

190

190

194

196

190 dan 196

Nilai varian

= Standar deviasi

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡 𝑆𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙(𝑛)−1

𝜎 = √ nilai varian = √65

= 31

8,06

=

582 9

= 65

4.2.4 Tembaga Dari data percobaan di atas, maka di peroleh nilai tertinggi, nilai terendah dan nilai rata-rata angka kekerasan bahan tembaga yaitu sebagai berikut : Nilai tertinggi

=

272

Nilai terendah

=

202

Nilai mean / rata-rata

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖

=

𝐵𝑎𝑛𝑦𝑎𝑘𝑛𝑦𝑎 𝐷𝑎𝑒𝑟𝑎ℎ 𝑈𝑗𝑖

2320

=

10

=

232

Nilai median 232

213

206

202

272

247

250

223

243

230

202

206

213

223

230

232

243

247

250

272

247

250

272

=

230+232

=

2

231

Nilai modus 202

206

213

=

223

230

Tidak ada

32

232

243

Nilai varian

= Standar deviasi

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡

=

4292 9

= 477

𝜎 = √ nilai varian = √477

4.3

𝑆𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙(𝑛)−1

=

21,84

Pembahasan Pada percobaan uji kekerasan ini menggunakan bahan Alumunium, Besi, Kuningan, dan Tembaga. Dimana proses pengujiannya menggunakan metode vickers yang mana spesimen dilakukan pengambilan data percobaan sebanyak 10 kali. a.

Menentukan Nilai Tertinggi Cara menetukan nilai tertinggi yaitu dengan cara mencari nilai tertinggi dari semua angka dalam data percobaan.

b.

Menentukan Nilai Terendah Cara menetukan nilai terendah yaitu dengan cara mencari nilai terendah dari semua angka dalam data percobaan. 33

c.

Menentukan Nilai Mean / Rata – rata Cara menetukan nilai mean / rata – rata yaitu dengan menjumlahkan semua angka yang ada dalam data, kemudian bagi jumlahnya dengan seberapa banyak angka yang ada di dalam sample. Misalnya : 258 + 139 + 281 + 246 + 122 + 125 + 149 + 183 + 122 + 145 10 1770 = = 170 HV 10

𝑀𝑒𝑎𝑛 =

d.

Menentukan Nilai Median Cara menetukan nilai median atau nilai tengah yaitu dengan mengurutkan semua angka yang ada dalam data dari yang terkecil hingga yang terbesar, kemudian Temukan angka tengah dari data tersebut. Angka yang didapatkan tergantung jumlah data yang genap atau ganjil. Berikut adalah hal-hal yang perlu dilakukan dalam kedua situasi:  Jika jumlahnya ganjil, silanglah angka paling kiri, kemudian angka paling kanan, dan ulangi. Jika tersisa satu angka, maka itulah mediannya. Jika data yang ada 4, 7, 8, 11, dan 21, maka 8 adalah median karena merupakan angka tengah data.  Jika jumlahnya genap, silangkan angka di kanan dan kirinya, maka diperoleh dua angka tersisa di tengah. Jumlahkan keduanya dan bagilah dengan dua untuk mencari nilai mediannya (Jika kedua angka di tengah sama, maka angka tersebut adalah mediannya). Jika Anda memiliki data 1, 2, 5, 3, 7, dan 10, maka dua angka tengah Anda adalah 5 dan 3. Jumlahkan 5 dan 3 menjadi 8, kemudian bagilah dengan 2 sehingga mediannya adalah 4.

e.

Menentukan Nilai Modus Metode yang digunakan untuk mencari nilai modus ini hampir sama dengan median yaitu dengan mengurutkan semua angka yang ada dalam data dari yang terkecil hingga yang terbesar, kemudian carilah angka yang paling banyak muncul. Pikirkan : Modus adalah nilai yang paling banyak / paling sering muncul. Jika ada dua angka yang paling banyak muncul, maka kumpulan data 34

tersebut disebut bimodal, dan jika ada lebih dari 2 angka yang paling banyak muncul, maka kumpulan data tersebut disebut multi-modal. f.

Menentukan Nilai Varian Varian adalah angka yang menggambarkan seberapa besar data sampelmu berkelompok di sekitar mean. Nilai ini akan memberikan gambaran mengenai seberapa besar sebaran datamu, sampel dengan nilai varian yang rendah memiliki data yang berkelompok sangat dekat dengan mean, sampel dengan nilai varian yang tinggi memiliki data yang jauh tersebar dari mean, varian seringkali digunakan untuk membandingkan distribusi dari dua rangkaian data. Cara menetukan nilai varian ini yaitu dengan : 

Kurangi nilai mean dari setiap angka di dalam sampel. Hal ini akan memberikan nilai selisih antara setiap data di dalam sampel dari mean. Sebagai contoh, data diperoleh (10, 8, 10, 8, 8, dan 4) nilai mean atau nilai rata-rata matematisnya adalah 8. 10 - 8 = 2; 8 - 8 = 0, 10 - 8 = 2, 8 - 8 = 0, 8 - 8 = 0, dan 4 - 8 = -4.



Lakukan cara ini sekali lagi untuk memeriksa jawaban. Memastikan jawaban benar untuk setiap langkah pengurangan adalah hal yang penting karena akan berpengaruh untuk langkah selanjutnya.



Kuadratkan semua angka dari masing-masing hasil pengurangan yang baru diselesaikan. Ingatlah, di dalam sampel, kita mengurangi setiap angka di dalam sampel (10, 8, 10, 8, 8, dan 4) dengan nilai mean (8) dan mendapatkan nilai sebagai berikut: 2, 0, 2, 0, 0 dan -4.



Untuk melakukan perhitungan selanjutnya dalam menentukan varian, yaitu melakukan perhitungan: 22, 02, 22, 02, 02, dan (-4)2 = 4, 0, 4, 0, 0, dan 16.



Periksa jawabanmu sebelum melanjutkan ke langkah selanjutnya.



Jumlahkan nilai kuadrat menjadi satu. Nilai ini disebut dengan jumlah kuadrat.



Dalam contoh data yang kita gunakan, nilai kuadrat yang diperoleh adalah sebagai berikut: 4, 0, 4, 0, 0, dan 16.



Ingatlah, dalam data, kita memulainya dengan mengurangi setiap nilai ujian dengan nilai mean, dan kemudian mengkuadratkan hasilnya: (10-8)2 + (8-8)2 + (10-2)2 + (8-8)2 + (8-8)2 + (4-8)2 = 4 + 0 + 4 + 0 + 0 + 16 = 24.



Jumlah kuadrat adalah 24. 35



Bagi jumlah kuadrat dengan (n-1). Ingatlah, n adalah seberapa banyak angka yang ada di dalam sampel. Melakukan langkah ini akan memberikanmu nilai varian.



IDi dalam contoh nilai ujian (10, 8, 10, 8, 8, dan 4) terdapat 6 angka. Dengan demikian n = 6. n-1 = 5.



Ingatlah jumlah kuadrat dalam sampel ini adalah 24. 24 / 5 = 4,8



g.

Dengan demikian varian sampel ini adalah 4,8.

Menentukan Nilai Standar Deviasi Metode yang digunakan untuk mencari nilai standar deviasi ini adalah kelanjutan dari nilai varian yaitu dengan menentukan nilai varian sampel. Ingatlah, varian adalah seberapa besar sebaran data dari nilai mean atau nilai ratarata matematisnya. Standar deviasi adalah nilai yang mirip dengan varian, yang menggambarkan bagaimana sebaran data di dalam sampel. 

Dalam contoh data yang digunakan, nilai variannya adalah 4,8.



Tarik akar kuadrat dari varian. Nilai ini adalah nilai standar deviasi.



Biasanya, paling tidak 68% dari semua sampel akan jatuh di dalam salah satu standar deviasi dari mean.



Ingatlah bahwa di dalam sampel nilai ujian, variannya adalah 4,8. √4,8 = 2,19 Standar deviasi di dalam sampel nilai ujian kita dengan demikian adalah 2,19.



dari 6 (83%) sampel nilai ujian yang kita gunakan (10, 8, 10, 8, 8, dan 4) berada di dalam rentang salah satu standar deviasi (2,19) dari mean (8).

36

Berdasarkan hasil pengujian kekerasan pada spesimen alumunium yang dilakukan sebanyak 10 kali pengambilan data, maka didapatkan data percobaan berupa angka kekerasan yang rata-rata angka kekerasan pada spesimen alumunium tersebut adalah 177 VH. h. Besi Berdasarkan hasil pengujian kekerasan pada spesimen besi yang dilakukan sebanyak 10 kali pengambilan data, maka didapatkan data percobaan berupa angka kekerasan yang rata-rata angka kekerasan pada spesimen besi tersebut adalah 139 VH. i. Kuningan Berdasarkan hasil pengujian kekerasan pada spesimen kuningan yang dilakukan sebanyak 10 kali pengambilan data, maka didapatkan data percobaan berupa angka kekerasan yang rata-rata angka kekerasan pada spesimen kuningan tersebut adalah 190 VH. j. Tembaga Berdasarkan hasil pengujian kekerasan pada spesimen tembaga yang dilakukan sebanyak 10 kali pengambilan data, maka didapatkan data percobaan berupa angka kekerasan yang rata-rata angka kekerasan pada spesimen tembaga tersebut adalah 232 VH. Pengujian yang sudah dilakukan mendapat perbedaan data yang dapat dibandingkan dari ke-empat jenis spesimen. Pada pengujian antara ke-empat spesimen ini terlihat bahwa angka kekerasan yang teringgi ada pada spesimen tembaga dengan nilai 232 VH.

37

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil dari pengujian kekerasan menggunakan metode Vickers terhadap 4 jenis logam, kami dapat menyimpulkan bahwa material yang mempunyai angka kekerasaan rata rata tertinggi adalah tembaga. 5.2 Saran Jika hal ini memungkinkan alangkah baiknya spesimen uji lebih diperbesar agar pada pengujian jarak antar daerah pengujian tidak saling berhimpit, karena hal ini dapat mempengaruhi konsentrasi struktur didaerah sekitar bekas penekanan.

38

DAFTAR PUSTAKA

Askeland., D. R.,1985, “The Science and Engineering of Material”, Alternate Edition, PWS Engineering, Boston, USA. Dieter, E. George, 1993, “Metalurgi Mekanik”, Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.

39

LAMPIRAN

Lampiran 1 Perhitungan Mean angka kekerasan spesimen alumunium, besi, kuningan, tembaga. 1. Alumunium Dik : HV1=258, HV2=139, HV3=281, HV4=246, HV5=122, HV6=125, HV7=149, HV8=183, HV9=122, HV10=145 258 + 139 + 281 + 246 + 122 + 125 + 149 + 183 + 122 + 145 10 1770 = = 170 HV 10

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑅𝑎𝑡𝑎 =

2. Besi Dik : HV1=128, HV2=113, HV3=144, HV4=145, HV5=127, HV6=120, HV7=159, HV8=155, HV9=144, HV10=158 128 + 133 + 144 + 145 + 127 + 120 + 159 + 155 + 144 + 158 10 1390 = = 139 HV 10

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑅𝑎𝑡𝑎 =

3. Kuningan Dik : HV1=176, HV2=190, HV3=179, HV4=196, HV5=197, HV6=196, HV7=182, HV8=190, HV9=194, HV10=198 176 + 190 + 179 + 196 + 197 + 196 + 182 + 190 + 194 + 198 10 1900 = = 190 HV 10

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑅𝑎𝑡𝑎 =

4. Tembaga 40

Dik : HV1=232, HV2=213, HV3=206, HV4=246, HV5=272, HV6=247, HV7=250, HV8=223, HV9=243, HV10=230 232 + 213 + 206 + 246 + 272 + 247 + 250 + 223 + 243 + 230 10 2320 = = 232 HV 10

𝑅𝑎𝑡𝑎 − 𝑅𝑎𝑡𝑎 =

41

Lampiran 2 Screenshot Diagram Alir Microsoft Visio

42

Lampiran 3 Gambar Selama Praktikum

43

Lampiran 4 Blangko Percobaan PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK Laboratoium Teknik Industri FT.UNSERA

BLANGKO PENGAMATAN UJI KEKERASAN METODE VICKERS Nama dan NIM

Kelompok:

Tanggal Praktikum: No

Benda Uji(Spesimen)

Kondisi Indentasi

Nama bahan…………………………

1

Gambar /dimensi spesimen

P =………….Kg t =……….detik

Nama bahan…………………………

2

Gambar /dimensi spesimen

P =………….Kg t =……….detik

Nama bahan………………………… 3

Gambar /dimensi spesimen

P =………….Kg t =……….detik

44

Indentasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5

HV

Nama bahan…………………………

4

Gambar /dimensi spesimen

P =………….Kg t =……….detik

Dosen/Assisten :……………………………….………..

6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Paraf : …………………………………….

45