bab ix pengujian dan perhitungan kekuatan bahan
DESCRIPTION
Bab IX Pengujian Dan Perhitungan Kekuatan BahanTRANSCRIPT
BAB IX
PENGUJIAN DAN PERHITUNGAN KEKUATAN BAHAN
Segala konstruksi harus dihasilkan dengan pengorbanan
bahan sekecil mungkin, karena setiap kelebihan berat yang tidak
perlu akan mempermahal hasil atau merintangi fungsi. Supaya
untuk berbagai macam tuntutan senantiasa dapat dipilih bahan
yang cocok, maka sifat-sifatnya seperti kekuatan, keuletan,
kekerasan, dan lain-lain harus diketahui dan tingkah lakunya harus
diuji pada persyaratan pengoperasian tertentu. Pengujian lain
bertujuan untuk mengetahui kesalahan bahan yang dapat muncul
pada saat pembuatan dan pengolahan. Untuk mencapai maksud
ini tersedia serangkaian macam cara pengujian yang sesuai
dengan sasaran pengujian masing-masing.
Kekuatan bahan-bahan
Jika sebuah badan dibebani dari luar dengan sebuah gaya, maka di
dalam penampang badan tersebut bangkit tegangan yang menyebabkan
perubahan bentuk (peregangan, perapatan). Bila gaya luar itu cukup besar,
maka benda itu akan pecah.
Sebagai satuan ukuran untuk gaya berlaku Newton (N), ini setara
dengan gaya yang menderitakan percepatan sebesar 1 m tiap detik pada
badan dengan massa 1 kilogram (kg). Di dalam pengujian bahan digunakan
satuan yang diperlipat, deka – Newton (daN). 1 daN = 10 N.
1
F1F2
Yang disebut tegangan ialah gaya pertahanan dalam, dalam daN yang
muncul pada suatu satuan bidang seluas 1 mm2 atau 1 cm2 (daN/mm2 atau
daN/cm2).
Pengertian kekuatan ialah tegangan tertinggi yang mungkin di dalam
bahan; ia mengakibatkan perubahan bentuk terbesar sebelum terjadi
perpecahan (gambar 2).
Menurut jenis, pengaruh gaya luar dibedakan :
1. Kekuatan tarik.
Gaya luar F bekerja menarik pada arah memanjang, tegangan tarik
berdiri tegak lurus pada penampang yang menderita beban dan
memperpanjang batang, kekuatan tarik dalam daN/mm2 membentuk angka
ciri untuk nama-nama bahan.
Sebutan untuk tegangan perpecahan B (sigma B).
Baja St 34 M putus pada suatu tegangan tarik sebesar 34 daN/mm2,
artinya: σB = 34 daN/mm2.
Rumus :
Dimana ; F1+F2 = gaya yang bekerja pada 2 arah
σβ= P
A.Kg
Cm2 A = Luas penampang ( mm²)
2
F2F1
A B
2. Kekuatan tekan.
Gaya luar bekerja menekan pada arah memanjang saling berlawanan
arah tegangan tekan terdiri tegak lurus pada penampang yang menderita
beban dan memperpendek batang.
Sebutan tegangan tekan : d
Rumus :
σα= P
A.Kg
Cm2 ( FI+F2) = P= gaya2 yang bekerja pd 2 arah.
A= luas penampang.( cm² )/ mm²
3. Penekukan
Jika batang yang tertekan sangat panjang, bila dibandingkan terhadap
ukuran penampangnya, maka akan tertekuk menyimpang di bawah pengaruh
gaya sumbu.
4. Kekuatan geser (kekuatan seret)
Pada batang bekerja 2 gaya F yang sama besar, berlawanan arah, dan
di dalam bidang yang sama tegak lurus terhadap sumbu batang gaya ini
berusaha untuk menggeser bagian batang dalam penampang ini satu sama
lainnya. Tegangan terletak sejajar dengan penampang. Jika kekuatan geser
3
P1
P2
Mur/baut
P
N
A B
dilampaui, maka akan terjadi pemenggalan (pengguntingan) batang.
Tegangan geser selalu timbul pada setiap proses penyayatan.
Kekuatan geser B (tau B) diukur dalam kp/mm2.
Kekuatan geser baja B = 0,85 B, lebih kecil dari kekuatan tariknya.
Rumus :
Atau σ = P/A . kg/cm².
5. Pelenturan
Sebuah batang akan menderita beban lentur apabila sebuah gaya yang
bekerja tegak lurus terhadap sumbu batang mengakibatkan pelengkungan
sumbu.
b
a
4
α= PA
.Kg
Cm2
F1
F2
Rumus :/EMPIRIS.
MAX= P2
8
6. Pemuntiran
Pada batang bekerja 2 gaya yang sama besar, sebidang, tegak lurus
terhadap sumbu batang dan berusaha memuntirkan penampang satu
terhadap lainnya. Seperti pada penyeretan timbul tegangan geser (gaya torsi).
Rumus :
π=TpJ
Keterangan :
ζT = Tegangan geser atau
Tp = Torsi
J = Momen Inersia.
Benda coba di dalam bengkelPengenalan bahan besi menurut tampak permukaan.
Jenis baja pada batang dan profil biasanya terlihat melalui cat warna
atau cap pada sebuah ujung batang. Oleh karena itu pemakaian hendaknya
5
bermula dari ujungnya yang tidak ditandai. Jika tanda semacam itu tidak ada,
tampak permukaan dapat digunakan untuk mengenal jenis bahan.
Contohnya :
Baja lunak (baja konstruksi) : Keping yang tergantung bebas
mengeluarkan bunyi redup pada pemukulan. Batang yang digiling
menunjukkan bidang yang penuh rongga susut, kasar, dengan tepi yang tidak
tajam dan ukuran tidak tepat. Batang yang direntang memiliki permukaan
yang licin dengan tepi yang tajam dan ukuran yang tepat.
Baja perkakas : Keping yang tergantung bebas, mengeluarkan bunyi
pukulan yang terang dan berkelanjutan. Batang yang digiling memiliki
permukaan yang berwarna kelabu kehitam-hitaman, mengkilat, dengan sedikit
rongga susut dan pinggiran yang tajam. Batang yang direntang memiliki
permukaan yang polos, mengkilap seputih perak bagaikan dipoles, dengan
tepi-tepi tajam, bentuk dan ukuran yang tepat.
Tuangan kelabu : Permukaan grafit yang gelap dan mewarnai kelabu
hitam. Juga bidang polos mewarnai, dan menunjukkan titik-titik hitam kecil;
bunyi pukulan yang redup.
Tuangan baja : Permukaan coklat kelabu, tidak menghitamkan; bentuk
sosok kebanyakn kasar; bunyi pukulan yang berkelanjutan.
Penilaian bidang pecahan
Pada umumnya bidang pecahan berkebutiran kasar dapat
menyimpulkan kekuatan yang rendah, bidang pecahan berbutir halus
kekuatan yang tinggi (baja perkakas). Tuangan kelabu menunjukkan bidang
pecahan yang kelabu berbutir kasr, tuangan keras putih berbutir halus,
tuangan baja putih berserat. Setelah suatu perlakuan panas, maka bidang
pecahan memberikan keterangan mengenai jenis baja, jenis struktur, tingkah
6
kekerasan serta mengenai perlakuan panas yang benar dan yang salah (lihat
bab “perlakuan panas”).
Percobaan mengenai tingkah laku pada perubahan bentuk tanpa
serpihan
Percobaan demikian pada benda coba perhatikan oleh gambar 1 :
a. Percobaan lentur kian kemari memungkinkan
pengujian keuletan kawat dan lembaran dengan
pelenturan beberapa kali sejauh 1800 hingga pembentukan
retakan.
b. Percobaan tempa (percobaan panas) digunakan untuk penyidikan
kesudian tempa dalam keadaan panas melalui perentangan, pemapatan,
pelenturan, pelipatan, penyebaran, pelubangan, dan pemorosan.
c. Percobaan pampat memberikan keterangan mengenai tingkah laku bahan
keling. Benda coba silindris h = 2d harus dapat dimampatkan menjadi 2/3
h tanpa rengat
d. Percobaan pemorosan
e.f Percobaan lentur dan lipat memungkinkan pengujian keuletan pada
benda tebal melalui pelenturan mengitari sebuah poros atau pelipatan
tanpa poros. Bidang kasar dan taktikan sangat mengurangi sudut lentur
yang dapat dicapai.
g. Percobaan Rentang merongga menyelidiki kecocokan bahan lembar
untuk perentangan merongga untuk membuat bejana. Ke dalam yang
7
tercapai hingga pembentukan rengatan pertama diukur; ia bergantung
juga pada lembar.
h. Percobaan pembingkaian menyelidiki perubahan bentuk dalam keadaan
dingin.
Percobaan bunga api
Susunan campuran jenis baja dapat diperkirakan menurut tampat bunga
api pengasahan. Dengan cara ini dapat diketahui apakah baja ini lenak atau
kerasa, bukan paduan, paduan rendah, atau paduan tinggi. Namun untuk ini
dibutuhkan pengalaman besar. Seorang penguji yang terlatih dapat
membedakan hingga 20 macam jenis baja yang berlainan dari tampak bunga
api dalam ruangan yang digelapkan. Tetapi yang palinga mudah ialah
perbandingan tampak bunga api dengan yang dihasilkan oleh bermacam-
macam batang pembanding yang susunan campuran diketahui dan diasah
bersama benda coba.
Ujian kekuatan.
Ujian kekuatan mekanis pada badan percobaan yang distandarisasikan
di dalam persyaratan percobaan yang seragam, memberikan hasil dalam
bentuk bilangan yang dapat dimanfaatkan secara keilmuan. Dibedakan antara
percobaan statis pada bahan diam (tarik, tekan, seret, lentur, puntir,
kekerasan) dan penyelidikan dinamis pada pembebanan berubah nilai dengan
cepat.
Percobaan tarik statis (gambar 2)
Percobaan ini menghasilkan angka-angka ciri bahan terpenting
kekuatan, kesudian regang, dan kekenyalan.
8
Dari bahan yang diuji dibuat sebuah batang coba dengan ukuran yang
disetandarisasikan, dieratkan pada sebuah mesin renggut (gambar 5, 6) dan
dibebani gaya tarik yang dinaikkan secara perlahan-lahan sampai ia terputus.
Selama percobaan diukur terus menerus beban dan regangan batang coba
dan kedua besaran ini ditampilkan dalam sebuah gambar unjuk (diagarm).
Skala tegak menujukkan tegangan dalam daN/mm2 dengan berpatokan pada
penampang batang semula, sedangkan skala mendatar menyetakan
regangan (berpanjangan) yang bersangkutan dalam prosentasi panjang
awalnya.
Pertama-tama, lengkungan memperlihatkan garis lurus miring, ini bebarti
bahwa tegangan dan regangan naik sebanding (proposional). Pada batas
propesonalitas (batas kesebandingan), yaitu pada ujung atas garis lurus,
maka berdaulat tegangan P. Jika beban terus ditingkatkan, maka akan
dicapai batas elastisitas (batas kekenyalan) dengan tegangan E.
9
Gambar 2. Gambar unjuk tegangan-tegangan pada percobaan tarik
Kiri : batas rentang S menonjol dengan jelas; kanan : batas rentang S tidak begitu menonjol, batas regang 0,2%.
Jika pada saat ini batang dilepaskan dari tegangan, ia akan memegas
kembali secara kenyal ke dudukan awalnya (kedudukan semula L0) tanpa
meninggalkan bentuk yang berarti. Rintangan yang menetao disini hanya
boleh sampai setinggi-tingginya 0,01%.
Jika beban dinaikan melampaui batas kekenyalan, maka rentangan
membesar relatif lebih pesat dan lekung secara menunjukan sebuah tekukan
yang akan tampil semakin jelas, semakin ulet bahan itu. Tegangan S dalam
tahap percobaan ini dinamakan batas rentang atau batas lelah. Pertama
10
kalinya melalui munculnya wujud-wujud leleh pada permukaan batang.
Didalam kasus yang tidak jelas, maka batas rentang S ditetapkan sebagai
tegangan yang menimbulkan rentangan sebesar 0,2 % (gambar 2 kanan)
Pada pembebanan yang ditingkatkan lebih lanjut, maka tegangan akan
mencatat titik puncaknya seraya melajunya rentangan batang. Bahan telah
mencapai pembebanan tertinggi yang mungkin, dan batang kini menyusut
pada kedudukan yang nantinya merupakan tempat perpecahan. Ia tidak dapat
lagi menahan beban tertinggi dan terus meregang walaupun beban tertinggi
dan terus meregang walaupun beban menukik, sampai ia putus pada batas
perenggutan (tiik Z).
Tegangan tertinggi B dalam daN/mm2 atau daN/cm2 yang berpatokan
pada penampang batang semula, menghasilkan kekuatan tarik bahan.
Rentangan memanjang batang sampai saat menghasilkan kekuatan kekuatan
tarik beban. Rentangan memanjang batang sampai saat perenggutan (titikZ)
disebut rentangan pecah dan diungkapkan dalam persentase (%) dari
panjang semula Lo. Suatu bahan ulet menghasilkan rentangan percecahan
yang besar.
Contoh : batang 20 mm (penampang Ao = 3,14 cm2 ), panjang terukur
Lo = 200 mm. Beban tertinggi yang terukur F = 12560 daN, panjang
perenggutan L = 240 mm.
Hasil percobaan :
Beban tertinggi 12560Kekuatan tarik = = = 4000 daN/sm2 atau 40 daN/mm2. Penampang semula 3,14 240 – 200 Regangan pecah = 100 = 20 per seratus (20%) 200
Beban didalam mesin renggut
dibangkitkan pada gaya kecil bobot dengan
11
penerjemah tuas (gambar 5), pada gaya besar
secara hidraulis oleh tekanan minyak
(gambar6). Mesin renggut mutakhir
menggambarkan diagram tegangan-tegangan
secara otomatis selama percobaan
berlangsung.
Gambar 3. Gambar unjuk tegangan-regangan untuk berbagai
macam bahan a…baja keras, b… baja lunak, c… besi tuang,
d… tembaga.
Batang coba (gambar 4). Hasil percobaan sangat bergantung pada
ukuran batang coba. Supaya percobaan menghasilkan nilai yang dapat
diperbandingkan, maka ukuran batang distandarisasikan. Pada batang
bundar, panjang awal Lo bernilai 5 kali atau 10 kali garis tengah standar (d)
batang coba (6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25 mm). Pada penampung persegi
berlaku perbandingan penampang dan panjang yang sama. Perbandingan
panjang Lo terhadap garis tengah d, yaitu 5:1 atau 10:1, diimbuhkan pada
sebutan singkat dalam pengutaraan hasil percobaan. Contohnya : regangan
S = 10% berarti : regangan (perpanjangan) 10% pada perbandingan Lo
: d = 5.
Gambar 4. Bentuk batang coba
Gambar 5. Percobaan tarik statis dengan mesin renggut mekanis.
Gambar 6. Percobaan tarik statis dengan mesin renggut hydaulis.
Percobaan tekan.
12
Ini hanya dilaksanakan pada bahan yang pada pengoperasian terutama
dibebani tekanan (contohnya logam dudukan, besi tuang, bata, beton). Pada
logam benda coba silindris pendek bergaris tengah 10…30 mm ditempatkan
di bawah pengaruh suatu beban yang meningkat secara kesinambungan
sampai terjadi penghancuran. Di sini diukur : kekuatan tekanan B dalam
daN/cm2 pada pembuatan letak atau perpecahan, pada bahan yang ulet.
Pemampatan dalam persentase dari panjang semula atau batas perobekan
dalam daN/cm2 pada gejala pemampatan pertama (gambar 7).
Tuangan kelabu memiliki kekuatan tekanan sekitar 4 kali kekuatan
tariknya. Pada logam lain, kedua nilai kekuatan ini kurang lebih sama
besarnya.
Percobaan seret.
Benda coba dengan penampang A (mm2) dibeban dengan gaya seret F
(daN) di dalam besi seret berpenyayat dua pada mesin rengut hingga
pengguntingan. Hasil pengukuran ialah kekuatan seret B dalam daN/mm2
(gambar8).
Pada bahan yang ulet,contohnya baja, terdapat hubungan antara tarik B
dan kekutan seret B. Pada baja B = 0,85 B
Percobaan lentur
Percobaan lentur pada bahan besi pada pokonya memegang peranan
dalam pengujian besi tuang, karena pada bahan ini perbedaan antara
13
kekuatan tekan dan lentur tetapi secara menonjol. Sebuah batang coba
dengan d = 10 mm (polos) atau 30 mm (kasar) terbaring di antara dua
penyangga yang dibundarkan pada jarak 1 dengan dudukan mengengsel dan
dibebani di tegah-tengah dengan beban titik F yang meningkat hingga
perpecahan (peletakan dapat dilihat pada gambar 6,). di garis titik
F . 1Kekuatan pecah = (daN/cm2 ) 1 dan d dalam cm F dalam daN 0,4 . d3 Contoh : F = 36 daN; 1 = 20 cm; d =10 mm = 1 cm F . 1 36 . 1Kekuatan pecah B = = = 1800 daN/cm2 atau 18 daN/mm2
0,4 . d3 0,4
Percobaan jangka panjang pada beban bergeser.
Pengalaman menujukan, bahwa bagian kontruksi yang didalam
pengoprasian dibebani dengan kejutan atau dengan beban yang cepat
berubah-ubah, akan pecah lebih dini bila dibandingkan dengan pada beban
yang lebih besar tetapi nilainya tetap (beban tegang). Penyebab perpecahan
yang lebih dini ini ialah gejala keletihan yang muncul di dalam bahan akibat
pertukaran tegangan secara terus menerus.
Yang dimaksudkan dengan batas kelelahan (W, W) ialah tegangan
tertinggi dalam daN/mm2 yang masih tertahankan oleh bahan tanpa menjadi
pecah setelah jutaan kali pertukaran beban W dan W diperoleh melaui
percobaan jangka panjang (pengujian batas kelelahan) di dalam mesin uji
khusus dengan beban tarik, tekan lentur (W) dan puntir (W) yang bergetar.
Bergantung pada kedudukan batas tegangan atas dan bawah, dibedakan
berbagai bentuk beban tukar (gambar 9).
Batas kelelahan (kekuatan jangka panjang) untuk baja kontruksi pada
pergantian tarik-tekan pada permukaan polos bernilai sekitar 0,35…0,4B
14
Gambar 9. Beban tukar (beban bolak balik)kiri : batas kelelahan (lengkungan Wohler). A) Pada suatu tegangan sekitar 25 daN/mm2 terjadi perpecahan setelah kira-kira 2,5 juta pertukaran beban, b) Pada beban sekitar 20 daN/mm2 masih belum terjadi perpecahan setelah 10 juta pertukaran beban (batas kelelahan).Kanan : Bentuk dasar beban yang kekuatannya berganti-ganti.
Pada peninjaun sebuah bidang pecahan yang
terjadi akibat perpecahan keletihan, dapat
dibedakan dengan jelas dua tempak pecahan
yang berlainan, seperti gambar 10 samping ini !
1. Pecah paksaan, keadaan yang terjadi akibat pembebanan melewati batas
yang terjadi satu kali secara mendadak pada saat yang sama di segenap
penampang, dengan perubahan bentuk yang jelas pada bidang dan
pinggiran.
2. Pecahan. Keletihan, terjadi dalam perjalanan waktu, berawal pada
kedudukan yang telah menjadi lemah tanpa perubahan bentuk yang
menyolok. Mulai dari titik awal perpecahan, bidang pecahan penampilan
suatu wilayah yang tergahar polos dengan garis perhentian, pecahan
keletihan yang sebenarnya, dan berlanjut dengan suatu wilayah berbidang
kasar, yang dinamakan pecahan keletihan yang sebenarnya, dan berlanjut
dengan suatu wilayah berbidang kasar, yang dinamakan pecahan sisia. Ini
15
merupakan pecahan paksaan, karena penampang telah diperlemah oleh
pecah keletihan yang telah lama melaju!
Percobaan lantur pukul batang tertakik
Cedera kecil permukaan (takikan-takikan) sangat memperkecil kekuatan bahan
dan mengakibatkan perpecahan keletihan. Melalui percobaan pukul batang tertarik
akan ditentukan keuletan takik suatu bahan, yaitu kemampuan menahan beban mirip
pukulan pada kedudukan yang diperlemah setempat.
Gambar 11. Percobaan lentur pukul batang tertarik :
kerja pemukulan (daNm)
Keuletan pukul tarik = penampang pecahan dalam cm2
Sebuah batang coba yang dibubuhi takikan dan distandarisasikan,
ditumpu bebas pada kedua ujungnya dan ditebas dengan sebuah martil
bandul yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu H menuju kedudukan
takikan.dalam pada itu dampak bobot martil akan mengalami hambatan dan
martil akan membumbung kembali di belakang batang, tetapi hanya akan
mencapai ketinggian h yang lebih kecil. Semakin besar nilai keuletan takik,
akan semakin kecil ketinggian h. dari selisih H-h dihitung atau dibaca kerja
16
pemukulan yang terpakai. Pada bahan yang sangat rapuh, benda coba tidak
diberi takikan.
Pengujian kekerasan.
Pengertian umum kekrasan ialah penolakan suatu badan (bahan)
melawan desakan suatu badan lainya. Untuk penyelidikan kekerasan dan
beberapa cara pengukian. Derajat kekerasan diungkapkan dengan angka
kekerasan yang berlainan untuk setiap cara. Tetapi angka ini dapat dihitung
alih dari yang satu ke yang lainnya dengan pertolongan tabel (disetarakan
satu sama lain). Angka ini mengizinkan perbandingan antara kekerasan
bahan yang berlainan, bahkan juga pernyataan yang dilandasi pengalaman
mengenai kekuatan dan sifat lainya. Pengujuan kekerasan memiliki
keunggulan berupa kenyataan bahwa di sini benda yang diuji tidak
dihancurkan.
Pengujian kekerasan Brinell (HB), gambar 12 di samping ini.
Sebuah bola baja atau logam keras yang sangat keras dengan garis
tengah D (mm) ditekankan ke dalam permukaan licin benda uji di dalam
17
sebuah mesin uji dengan suatu tekanan F (daN) yang dinaikan perlahan-
lahan. Setelah beban dilepaskan, maka garis tengah d (mm) dampak tekan
bola yang telah terjadi diukur di bawah kaca pembesar atau mikroskop.
Dengan pertolongan besaran D, F dan d kemudin dibaca kekerasan Brinell
HB dalam dmN/mm2 dari sebuah tabal benda kerja, digunakan ukuran
standar garis tengah bola D = 10 mm, 5 mm atau 2,5 mm, masing-masing
dengan tekanan uji F yang besarnya berlainan, menurut tabel 1.
Distandarisasi dalam DIN 50.351.
Tabel 1
Garis tengah
bola D mm
Tingkat pembebanan dan tekanan uji dalam daN
30 . D2 10 . D2 5 . D2 2,5 . D2 1,25 . D2 0.5 . D2
10 3000,0 1000,0 500,0 250,0 125,0 50,0
5 750,0 250,0 125,0 62,5 31,3 12,5
2,5 187,5 62,5 31,3 15,6 7,9 3,1
Persyaratan percobaan terikat sekali oleh nilai tabel. Garis tengah bola D
dan tekanan uji F harus dipilih dari nilai tabel, sedemikian rupa sehingga garis
tengah dampak tekad d hanya mendapat nilai 0,2 … 0,5 D.
Di dalam kasus normal, sebagaimana halnya pada benda coba dari
baja, besi tuang, dan perunggu keras, dipilih :
D = 10 mm, F = 30 . D2 = 3000 daN, lama pembebanan = 10 detik.
Tingkat pembebanan (dalam hal ini 30) disebutkan dalam hasil pengujian.
Contoh : HB 30 = 460 daN/mm2.
Jika percobaan HB diselenggarakan di bawah persyaratan lain, maka hal
ini harus diperlihatkan dalam hasil pengujian.
Contoh : HB 30/5 – 20 berarti : beban uji 30 . 52 = 750 daN, waktu = 20 detik
HB 10/5 – 30 berarti : beban uji 10 . 52 = 250 daN, waktu = 30 detik
18
Pada baja terdapat hubungan antara kekerasan brinell dan kekuatan
tarik B : kekuatan tarik B = 0,35. HB, misalnya HBn = 400 daN/mm2
memberikan B = 0,35 . 400 = 140 daN/mm2.
Percobaan Brinell tidak cocok untuk pengujian baja yang dikeraskan dan
tidak pula untuk tabel benda di bawah 0,6 mm.
Pengujian kekerasan Vickers (HV), gambar 13
Peran sebagai badan pendesak dimainkan oleh pucuk sebuah piramid
intan yang ditekankan tanpa kejutan pada segenap benda uji yang benar-
benar rata dan polos. Beban normal : 3, 5, 10, 30, dan 60 daN, lama
pembebanan 30 detik. Semakin tipis benda coba, harus semakin kecil pula
beban yang dipilih.
Dampak tekan yang berbentuk bujur sangkar itu di dalam mesin uji
diperbesar dan ditampilkan pada layar. Ukuran sisi-sisi miringnya dapat
dibaca dengan sebuah perangkat ukur halus dengan ketepatan 0,001 mm.
Dari nilai rata-ratanya dan besar beban, dicari angka kekerasan dari tabel.
Sebutan singkat HV; misalnya : HV 30 berarti pengujian kekerasan menurut
Vickers dengan beban 30 daN. Distandarisasikan dalam DIN 50.133.
Angka kekerasan di sini sama dengan kekerasan Brinell HB hingga 300
daN/mm2, di atas ini, nilai HV kebanyakan lebih tepat dari pada nilai HB.
Diterapkan untuk benda kerja tipis atas baja yang dinitratkan atau
disepuh keras.
Gambar 13. pengujian kekerasan Vickers. Pada pengubahan skala
penyetelan tegak, skala ukur halus mendatar bergerak mengikutinya.
Contoh pembacaan :
19
1. Sudut dampak tekan bawah disetel pada nol; skala ukuran menunjukan 2,5
um.
2. Kedudukan dampak tekan atas dihimpitkan dengan sebuah jalur; skala
ukuran menunjukkan 12,5 µm.
Panjang sisi miring d = 12,5 – 2,5 + 75 = 85 um = 0,085 mm
Pengujian kekerasan Rockwell (pengujian HR)
Pada pengujian kekerasan menurut Rockwell diukur kedalaman
pembenaman (t) badan uji. Sebagai badan uji pada baja yang dikeraskan
digunakan sebuah krucut intan (pengujian HRC), pada baja yang tidak
dikeraskan dan logam non besi sebuah baja keras (pengujian HRB).
Distandarisasikan menurut DIN 50.103.
Pengujian kekerasan HRdg kerucut intan (kekerasan Rockwell HRC),
gambar 14. Untuk menyeimbangkan ketidakrataan yang diakibatkan oleh
permukaan yang tidak bersih, maka krucut intan ditekankan ke atas bidang
uji, pertama-tama dengan satu beban pendahuluan (biasanya 10 daN) dan
kemudian penunjuk jam ukur disetel pada nol (gambar 14b).
Setelah ini, beban ditingkatkan menjadi 150 daN 9beban tambahan 140
daN) sehingga tercapai kedalaman pembenaman terbesar. Kemudian beban
tambahan (140 daN) ditiadakan, namun beban awal (10 daN) dipertahankan
(gambar 14c, d).
Sebagai ukuran kekerasan digunakan kedalaman pembenaman
menetap t dalam mm yang ditinggalkan oleh beban tambahan. Nilai ini dibaca
pada jam ukur yang dipasangkan pada mesin. Sebagai satua ukuran untuk t
berlaku e = t dalam 0,002 mm.
Sebutan singkat benda coba. Rokwell dengan kerucut : HRC (C dari
bah. Inggris cone = kerucut).
20
Gambar 14. ,Pengujian kekerasan Rockwell. Kanan (e) : V…dampak tekan beban awal, Z… dampak tekan beban tambahan R… pemegasan kembali setelah pengangkatan beban tambahan.
t
tKekerasan Rockwell HRC = 100 – 0,002 0,07Contoh : t = 0,07 ; HRC = 100 – = 100 – 35 = 65 0,002
Pada sebagian terbesar mesin, penunjuk meteran jarum (jam ukur)
menunjukkan kekerasan Rockwell secara langsung. Pengujian kekerasan
Rockwell HRC telah terbukti sebagai cara yang paling mengenai sasaran
pada pengujian bahan keras berkat kesederhanaannya dan kecepatan
21
prosesnya. Cara ini sering diterapkan pada pengujian kekerasan dalam
jumlah besar pada kondisi pabrik, karena tingkat kekerasan dapat dibaca
langsung pada mesin uji tanpa menggunakan tabel.
Pengujian kekerasan HR dengan bola baja (kekerasan Rockwell HRB)Langkah pengujian mirip sperti pada pengujian Brinell dengan
perbedaan, bahwa di sini kedalam pembenaman bola yang diukur (bukan
garis tengah dampak tekan). Sebutan singkat HRB (B dari bahasa Inggris :
ball = bola).
Garis tengah bola 1/16`` mm, beban awal 10 daN, beban tambahan 90
daN ; kekerasan Rockwell HRB = 130 – e.
HRB berada di dalam daerah penerapan pengujian kekerasan Brinell
dan memegang peranan yang akurat penting.
Suatu perbandingan yang lebih tepat antar angka kekerasan yang
berlainan hanya mungkin dengan pertolongan tabel.
Gambar untuk perbandingan kekerasan (gambar 15), memberikan
tinjauan secara menyeluruh untuk pendekatan perbandingan.
Gambar 15. Gambar unjuk perbandingan angka kekerasan.
Beberapa contoh pembacaan :
HRC42 = HV418 = HB 398
HV220 = HRB96 = HB 217
HB300 = HV 300 = HRC32
22
Pengujian kekerasan dengan alat uji kekerasan pukul (gambar 16)
Alat uji kekerasan pukul digunakan untuk pengujian kekerasan benda
besar, berat, dan tidak dapat ditempatkan di bawah mesin uji. Tetapi selain
dari ini, cocok untuk percobaan Brinell. Berkat kemudahan pelaksanaannya
dengan alat yang sederhana, maka cara ini sangat tersebar luas.
Pada alat uji kekerasan Bohler, sebuah boloa keras 10 mm (
contohnya 70 daN/mm2) terletak di antara benda kerja dan sebuah batang
pembanding yang telah ditera dan kekerasan HB-nya dikatahui. Dengan suatu
pukulan sembarang dengan martil tangan pada batang pembanding, di dalam
batang ini, – dan bersamaan dengan itu di dalam benda kerja –, terbentuklah
dampak-dampak tekan bola. Kedua dampak tekan bola ini diukur dengan
menggunakn sebuah suryakanta, kemudian dengan pertolongan sebuah
kabel khusus, ditentukanlah angka kekerasan.
Pada martil Baumann, dampak pukulan dikenakan langsung pada benda
kerja melalui pelepasan sebuah pegas tekan skrup yang sebelumnya telah
ditegangkan dan kekuatan pukulannya dapat diatur. Dampak tekan bola
diukur dan dari sisi sini ditentukan angka kekerasan dengan pertolongan tabel
khusus.
23
Gambar 16. Alat uji kekerasan pukul
Pengujian kekerasan pantul
Ini berdasarkan atas sifat kekenyalan bahan. Walaupun tidak
menghasilkan nilai kekerasan yang besaran angkanya tepat, pengujian ini
sering digunakan di dalam bengkel, karena dpr dilaksanakan dengan cepat
dan mudah pada pengujian perbandingan di dalam pengerjaan jumlah besar
dan pada benda kerja berat. Mereka tidak meninggalkan dampak tekan yang
menetap dan cocok sekali untuk bagian yang dikeraskan menyeluruh dan
untuk tuang keras, tetapi tidak demikian pada pengerasan permukaan tipis.
Pada skleroskop, sebuah martil kecil dengan pucuk intan yang
dibundarkan di dalam sebuah tabung gelas jatuh dari ketinggian tertentu
tegak lurus pada benda kerja polos yang terletak mendatar. Pada sebuah
sekala diamati ketinggian pelembungan balik dan dibaca nilai kekerasan,
24
kekerasan shore sh. Semakin keras benda kerja, akan semakin tinggi pula
pelembungan balik (gambar 17).
Gambar 17. Kiri : penguji kekerasan pantul skleroskop.
Gambar 18 kanan : duroskop
Pada duroskop, martil bergerak sebagai bandul pada sebuah lintasan
melingkar dan berayun dari kedudukan mandatar ke bidang benda kerja yang
diletakkan mendatar. Semakin keras benda kerja, akan semakinbesar pula
sudut ayun balik (gambar 18).
Pengujian bahan tanpa penghancuran.
Pengujian ini digunakan untuk menyidik kesalahan bahan, rongga susut,
gelembung gas, rengat-rengat, kesalahan pelasan dan lain sebagainya tanpa
merusak benda kerja. Cara-cara ini banyak macamnya.
Percobaan pemasakan dalam minyak. Benda kerja dimasak dalam
kubangan minyak, sementara itu minyak meresapke dalam rengat-rengat
rambut yang mungkin ada dan tidak teramati. Benda dikeluarkan dari
kubangan, dikeringkan, dan dilaburi susu kapur. Pada penyejukan, rengat-
25
rengat menyempit, mengempa minyak ke luar dan akan tampak sebagai garis
gelap.
Dapat diterapkan untuk semua logam.
Cara bubuk magnet. Benda kerja ditempatkan di antara kutub-kutub
sebuah elektromagnet dan disemproti dengan suatu campuran minyak tanah
dan bubuk besi. Garis-garis gaya yang menguranginya disimpangkan oleh
rengat-rengat melintang yang mungkin ada, dan dirapatkan mengelilinginya.
Partikel-partikel besi berkerumun sekitar tempat kesalahan dan dengan
demikian membuatnya tampak. Untuk menandai adanya rengat-rengat
memanjang, maka pada saat yang samadialirkan melaluinya arus listrik yang
membangkitkan medan magnet melintang yang merupakan media untuk
menampakkan rengat-rengat memanjang. Juga melalui pengerumunan
bubuk besi.
Cara ini sangat cocok untuk bagian-bagian pejal yang dirasakan dan
diasah seperti baut torak, poros bubungan dan lain-lain.
Gambar 19. Pengujian bahan tanpa penghancuran
Cara magnetakustis dan magnetoptis. Juga pada cara ini tidak teraturan
medan magnet yang diakibatkan oleh tempat kesalahan dalam digunakan
untuk penyidiknya. Untuk keperluan pengujian, maka benda uji diraba
menelusur dengan sebuah kumparan yang bergetar secara elektris. Setiap
ketidakteraturan medan magnet disampaikan ke layarsebuah tabung elektron
26
(tabung gambar) dan kesalahan itu dibuat nyata menurut besar dan letaknya.
Perubahan getaran pada tempat-tempat kesalahan dapat juga disampaikan
melalui pendengung yang menunjukkan dengan fluktuasi kekerasan suara
dan ketinggian nada.
Pengujian penyinaran tembus. Sinar rontgen dan sinar dari zat radioaktif
(yang memancar sendiri), seperti radium atau isotop, dapat menembus badan
yang sangat tebal. Sinar-sinar itu sendiritdk dapat dilihat, namun pada bagian
belakang badan yang ditembus sinar ini, ia membangkitkan gambar bayangan
pada sebuah layar fluoresensi atau menyinari sebuah film. Tempat-tempat
kesalahan menampakkan diri melalui noda-noda yang lebih terang atau lebih
gelap dan menyajikan gambaran yang jelas mengenai ketidakteraturan
terhalus.
Isotop yang kini paling banyak dipakai ialah zat yang melalui penyinaran
radioaktif dibuat bersinar memancar sendiri (misalnya kabalt). Zat yang
memancar sendiri mendampakkan gaya terobos yang lebih besar dari pada
yang dimiliki sinar rontgen (pada baja hingga sedalam 300 mm). Pesawat
untuk ini sederhana dan mudah ditangani.
Pengujian dengan suara ultra (cara
pemantulan). Angka getaran suara ultra
adalah sedemikian tinggi sehingga telinga
manusia tidak lagi dapat menyadari
gelombang-gelombang suara ini.
Gelombang-gelombang ini dibangkitkan
oleh getaran listrik di dalam sebuah
kepala suara (kristal kwarsa). Pada
pengujian, kepala suara diletakkan pada
benda kerja (gambar 20), dan ini kini
27
ditembusi oleh gelombang-gelombang
suara ultra.
Gambar 20. Pengujian suara ultra sebuah
benda tempa yang besar.
Gelombang suara dilemparkan kembali dari dinding belakang benda
kerja dan bersamaan dengan ini kesalahan yang mungkin ada dikembalikan
dari bidang dinding ke kepala suara yang mengubah wujud implus ini kembali
menjadi getaran listrik dan menyalurkannya ke sebuah alat ukur (dampak
guna). Dari selisih waktu antara guna dinding belakang dan guna kesalahan,
pada layar gambar alat itu dapat diketahui dengan ketepatan yang memadai
kedudukan dan intensitas kesalahan bahan. Pembagian skala penunjukan
dapat disetel sedemikian rupa sehingga panjang badan kerja dari 10 cm
sampai 10 cm dapat dicakup. Semua guna yang muncul sebelum guna
dinding belakang diakibatkan oleh tempat kesalahan kecil. Hilangnya susutan
dinding belakang menunjukkan kesalahan yang lebih besar (rongga, energi,
pemisahan, rengat, butiran kasar) yang terlalu sedikit melempar energi
kembali. Cara ini cocok juga untuk benda kerja tebal.
Pengujian rengat rambut permukaan
Cara apenol
Proses 1. Pengubahan badan uji di dalam apenol 9suatu bahan siap
pakai kimia yang berminyak); 2. Pengubangan dalam emulgetor (zat cair yang
menampung partikel-partikel zat lain yang tidak dapat larut dan mengandung
gemuk), yang membuat apenol berminyak itu menjadi larut dalam air; 3.
28
Penyucian dalam air; 4. Pengeringan; 5. Pendebuan dengan bedak yang
mengisap apenol dari rengat-rengat rambut ke permukaan.
Selain perlakuan ini, maka rengat-rengat rambut yang sangat halus itu
menyala terang di dalam sinar ungu ultra.
Cara apenol ini kebayakan diterapkan di dalam pengerjaan beruntun.
Cara MET-L-CHECK (gambar 21)
Proses 1. Permukaan badan uji ditutupi dengan laburan atau semprotan
“Penetrant Dye” (=”warna tembus”, nama merek suatu bahan siap pakai) dan
dibiarkan mendampak selama 5 … 10 menit; 2. Penyucian zat warna merah
itu dengan air murni, sedangkan dalam pada itu dari rengat-rengat tidak
keluar bahan warna; 3. Pengeringan permukaan; 4. Pelaburan atau
penyemprotan suatu cairan pengembang (developer). Zat warna putih
menarik zat warna merah dari rengat-rengat yang muncul sebagai garis-garis
merah. Cairan mengembang dapat disingkirkan dengan mudah, sedangkan
garis-garis rengatan merah tetap ada. Namun ini dapat juga disingkirkan
melalui penyucian dengan minyak tanah dan penaburan dengan tepung
kapur.
Cara ini cocok untuk pengujian benda kerja satu per satu.
Penyinaran tembus miring
Ini diterapkan pada ketebalan dinding (benda kerja yang berbentuk
bidang) yang kurang dari 2,5 mm. Disini pancaran suara ultra disalurkan
dengan sudut kemiringan tertentu ke dalam badan uji. Benda kerja diraba
dengan kepala suara menyudut ke segala arah. Jika bahan tidak memiliki
kesalahan, maka impuls suara berjalan ke pinggiran lembar berikutnya, di
29
sana dipantulkan dalam sudut yang sama dan di dalam medan pengamat
tidak muncul gambar. Jika di dalam lintasan pancaran terdapat suatu
kesalahan, maka ia akan membentuk bidang pantul yang melemparkan
kembali pancaran ke alat uji yang membuatnya nampak.
Cara ini cocok untuk pengujian dinding pipa.
Pengujian sebuah kampuh las
Kampuh las layak diuji melalui percobaan lipat. Pemoros lentur selalu
ditekankan pada sisi akar kampuh las yang sebelumnya dikikir rata,
kedudukan yang benar lihat gambar 22. Pelipatan dilakukan hingga
pembentukan rengat.
Gambar 22. Percobaan lipat pada kampuh las.
Latihan soal : batang 40 mm (penampang Ao = 6,10 cm2 ), panjang
terukur Lo = 100 mm. Beban tertinggi yang terukur F = 10.000 daN, panjang
perenggutan L = 140 mm.
30
Coba sdr hitung .
1.Kekuatan tarik = ? .
2.Regangan pecah = ?
31