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