LAPORAN PRAKTIKUM

PRAKTIKUM PENGUJIAN MATERIAL

MODUL 4 – PENGUJIAN KEAUSAN

NUR AINI

1206217553

KELOMPOK : 3

LABORATORIUM METALURGI FISIK

DEPARTEMEN TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

2014

MODUL 4PENGUJIAN KEAUSAN

I. Tujuan1. Menjelaskan tujuan dan prinsip dasar pengujian keausan pada logam

2. Menganalasisa mekanisme keausan yang terjadi pada beberapa jenis

logam ( baja lunak, besi tuang, paduan tembaga, dan paduan

aluminium )

3. Membandingkan ketahanan uas beberapa jenis logam-logam tersebut

II. Dasar TeoriKeausan umumnya didefinisikan sebagai kehilangan material secara progresif

atau pemindahan sejumlah material dari suatu permukaan sebagai suatu hasil

pergerakan relative antara permukaan tersebut dan permukaan lainnya. Keausan

telah menjadi perhatian praktis sejak lama, tetapi hingga beberapa saat lamanya

masih belum mendapatkan penjelasan ilmiah yang besar sebagaimana halnya pada

mekanisme kerusakan akibat pembebanan tarik, impak, punter atau fatik. Hal ini

disebabkan masih lebih mudah untuk mengganti komponen/part  suatu sistem

dibandingkan melakukan disain komponen dengan ketahanan/umur pakai (life)

yang lama. Saat ini prinsip penggantian dengan mudah seperti itu tidak dapat

diberlakukan lebih lanjut karena pertimbangan biaya ( cost ). Pembahasan

mekanisme keausan pada material berhubungan erat dengan gesekan (friction) dan

pelumasan (lubrication). Telaah mengenai ketiga subyek ini yang dikenal dengan

nama ilmu Tribologi. Keausan bukan merupakan sifat dasar material, melainkan

response material terhadap sistem luar (kontak permukaan). Material apapun

dapat mengalami keausan disebabkan mekanisme yang beragam. Keausan yang

terjadi pada komponen engineering dapat berakibat:

Rendahnya operating efficiency

Meningkatnya oil consumption

Meningkatnya power losses

Meningkatnya component replacement rates

Pengujian keausan dapat dilakukan dengan berbagai macam metode dan teknik,

yang semuanya bertujuan untuk mensimulasikan kondisi keausan aktual. Salah

satu pengujian keausan adalah dengan metode Ogoshi dimana benda uji

memperoleh beban gesek dari cincin yang berputar (Revolving disc). Pembebanan

gesek ini akan menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang-ulang yang

pada akhirnya akan mengambil sebagian material pada permukaan benda uji.

Besarnya jejak permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar

penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan

maka semakin tinggi volume material yang terlepas dari benda uji. Skema

pengujian keausan dengan metode Ogoshi dapat dilihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1. Ilustrasi skematis pengujian keausan metode Ogoshi

Pada gambar 4.1. dapat dilihat B adalah tebal revolving disc (mm), r jari-jari disc

(mm), b lebar celah material yang terabrasi (mm). Dari ketiga parameter tersebut

maka dapat diturunkan besarnya volume material yang terabrasi (W) :

W = B . b . 3/12 . r

Laju keausan (V) dapat ditentukan sebagai perbandingan volume terabrasi (W)

dengan jarak luncur X (disetting pada mesin uji) :

V = W/x = B . b 3/12 . r . x

Secara umum mekanisme terjadinya keausan terdiri atas 5 mekanisme, yaitu

keausan adhesive, keausan abrasif, keausan lelah, keausan oksidatif dan keausan

erosif. Berikut adalah penjelasan mengenai mekanisme keausan tersebut:

1. Keausan Adhesif (Adhesive Wearness)

Keausan adhesive merupakan mekanisme keausan yang disebabkan oleh kontak

permukaan antara dua material atau lebih yang mengakibatkan adanya perlekatan

antara kedua material tersebut yang pada akhirnya terjadi pelepasan atau

pengoyakan pada salah satu material.

Faktor yang menyebabkan adhesive wear :

Kecenderungan dari material yang berbeda untukmembentuk larutan

padat atau senyawa intermetalik.

Kebersihan permukaan.

Mekanisme terjadinya keausan adhesive ini dapat diminimalisasi dengan berbagai

macam cara sebagai berikut:

Menggunakan material yang keras

Menggunakan material dengan jenis yang berbeda, misalnya berbeda

struktur kristalnya.

Menjaga kebersihan dari permukaan material yang mengalami kontak

Gambar 4.2. Mekanisme Keausan Adhesive

2. Keausan Abrasif ( Abrasive wear )

Terjadi bila suatu partikel keras ( asperity ) dari material tertentu meluncur pada

permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau

pemotongan material yang lebih lunak , seperti diperlihatkan pada Gambar 4.3. di

bawah ini. Tingkat keausan pada mekanisme iniditentukan oleh derajat kebebasan

( degree of freedom )partikel keras atau asperity tersebut.

Sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi

ketika diikat pada suatu permukaan seperti pada kertas amplas, dibandingkan bila

pertikel tersebut berada di dalam sistem slury. Pada kasus pertama, partikel

tersebut kemungkinan akan tertarik sepanjang permukaan dan akhirnya

mengakibtakan pengoyakan. Sementara pada kasus terakhir, partikel tersebut

mungkin hanya berputar ( rolling ) tanpa efek abrasi.

Faktor yang berperan dalam kaitannya dengan ketahanan material terhadap

abrasive wear  antara lain:

Material hardness

Kondisi struktur mikro

Ukuran abrasif

Bentuk abrasif

Bentuk kerusakan permukaan akibat abrasive wear, antaralain :

Scratching

Scoring

Gouging

Gambar 4.3. Metode Aus Abrasif

3. Keausan Lelah (fatigue )

Mekanisme keausan lelah terjadi apabila permukaan dari suatu material yang

mengalami pembebanan secara berulang akan menginisiasi terjadinya

pembentukan retak-retak mikro. Retak-retak mikro tersebut akan menyatu dan

menghasilkan pengelupasan material. Tingkat keausan lelah ini sangat bergantung

pada tingkat pembebanan. Merupakan mekanisme yang relatif berbeda

dibandingkan dua mekanisme sebelumnya, yaitu dalam hal interaksi permukaan.

Baik keausan adhesif maupun abrasif melibatkan hanya satu interaksi, sementara

pada keausan lelah (fatik) dibutuhkan interaksi multi.

Gambar 4.4. Mekanisme keausan lelah

Gambar 4.5. Metode Aus Fatik

4. Keausan Oksidasi

Mekanisme keausan oksidasi ditandai dengan adanya perubahan struktur dan

komposisi kimiawi material di bagian permukaan yang disebabkan oleh faktor

lingkungan. Proses ini akan menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan

material dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai akibatnya,

material pada bagian permukaan akan mengalami keausan dengan tingkat yang

berbeda dibandingkan dengan tingkat keausan material induk. Hal ini memicu

terjadinya perpatahan interface antara lapisan permukaan dan material induk

sehingga pada akhirnya seluruh lapisan permukaan dari material tersebut akan

tercabut.

Gambar 4.6. Mekanisme Keausan Oksidasi

5. Keausan Erosif

Mekanisme keauasan erosif disebabkan oleh gas dan cairan yang membawa

partikel padatan yang membentur permukaan material. Jika sudut benturannya

kecil, keausan yang dihasilkan analog atau hampir sama dengan mekanisme

keausan abrasive. Namun, jika sudut benturannya membentuk sudut gaya normal,

yaitu sekitar 90º maka keausan yang terjadi mengakibatkan brittle failure atau

perpatahan getas pada permukaan material tersebut.

Gambar 4.7. Mekanisme Keausan Erosif

Menyiapkan sampel 5 buah, satu set gir dan tracker

Pasang sampel pada sample holder, di bawah garis penanda window, Kencangkan sampel

Atur beban, kecepatan dan jarak luncur

Atur skala lubang intip pada posisi nolMenyentuhkan sampel uji dengan revolving disc dan mengatur pasangan gir beban hingga skala 4.5 pada reload

Membersihkan mesin uji

Menekan tombol switch on untuk memulai pengujian

Melepaskan sample bila mesin telah mati, lakukan pengujian untuk lokasi atau sample lain

Mengukur lebar celah (b), mengamati jejak keausan serta membuat sketsa dan deskripsi jejak tersebut

Selesai

Mengukur tebal cincin pemutar, dan memasang pada tempatnya

Mulai

III. Metodologi Penelitian

III.1. Alat dan BahanA. Ogoshi wear testing machine

B. Caliper dan/atau mikrometer

C. Pemasang-pembuka gir (tracker)

D. Mikroskop pengukur (measuring macroscope)

E. Sampel uji keausan (baja, baja lunak, besi tuang, paduan

tembaga dan paduan aluminium)

III.2. Flow Chart Proses Pengujian

Daftar Pustaka

1. Modul Praktikum Pengujian Material (Destructive Test). 2014. Jakarta:

DTMM

2. American Society for Metals. 1987. ASM Metals Handbook Vol 12.

Fractography . Metals Park Ohio.

3. American Society for Metals. 1987. ASM Metals Handbook Vol 8.

Mechanical testing and Evaluation . Metals Park Ohio.

4. Bahan Perkuliahan Pengujian Material. 2013. Dwi Marta Nurjaya. Jakarta :

DTMM