Teknik Pengujian Logam (Ferrous Dan Non Ferrous)

(Bagian 1)

Dalam ilmu logam sendiri, jenis-jenis dari logam dikelompokkan dalam 4 kelompok, yaitu [1] :

·         Logam ringan (alumunium, magnesium, titanium, kalium, barium, dan natrium).

·         Logam berat (nikel, timah hitam, timah putih, besi, khrom, dan seng).

·         Logam tahan api (titanium, molibden, sirkonium, wolfram).

·         Logam mulia (emas, platina dan perak)

Sedangkan jika melihat jenis logam berdasarkan bahan dasar yang membentuknya, dapat dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu :

•         Logam bukan besi (non ferrous) adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Jenis dari logam ini diantaranya yaitu alumunium (AI), timah (Sn), tembaga (Cu), dan timbel (Pb).

•         Logam besi (ferrous) adalah logam paduan yang terdiri dari campuran-campuran unsur karbon dengan besi. Jenis logam seperti ini antara lain yaitu besi tuang, baja lunak, besi tempa, baja karbon sedang, baja karbon tinggi dan campuran.

a.       Jenis-jenis Pengujian Logam [2]

Pemeriksaan bahan logam adalah rangkaian kegiatan yang dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui sifat-sifat logam, kemampuannya terhadap pembebanan tertentu, struktur mikro dan cacat yang ada pada bahan logam. Dengan diketahui sifat-sifat logam maka dapatlah dilakukan pemilihan bahan yang sesuai untuk pemakaian. Demikian pula bahan-bahan dalam kontruksi misalnya pelat ketel yang sudah lama dipakai memerlukan pemeriksaan pada waktu tertentu untuk mendapatkan data tentang sifat-sifatnya sehubungan dengan proses penuaan, sehingga dapatlah diambil keputusan apakah ketel dapat dilakukan dengan cara visual, yaitu dengan mengamati objek. Hal-hal yang dapat diketahui dengan cara ini antara lain: adanya karat, retakan yang relatif besar, kelurusan pada sambungan las dan keadaan- keadaan lainnya yang dapat dilihat oleh pemeriksa. Selanjutnya untuk pemeriksaan yang lebih teliti dilakukan dengan cara menggunakan alat tertentu, misalnya untuk mengetahui kekuatan tarik, maka bahan dengan ukuran tertentu diuji pada mesin uji tarik. Struktur mikro dari logam dapat diketahui dengan pemeriksaan mikroskopis, adanya cacat/retakan di dalam logam dapat diperiksa dengan ultrasonic detector.

1)      Jenis- Jenis Pengujian Logam

Macam-macam pengujian logam dapat dikelompokkan ke dalam pengujian destruktif dan pengujian non-destruktif.

a)      Pengujian Destruktif (Destructive Test = DT)

Yang dimaksud dengan pengujian destruktif ialah pengujian yang dilakukan sehingga menimbulkan perubahan/kerusakan pada bahan uji (test piece).

Macam-macam pengujian yang termasuk kelompok ini ialah:

Pengujian Tarik, Pengujian Tekan, Pengujian Pukul-Takik, Pengujian Kekerasan, Pengujian Lengkung, Pengujian Geser, Pengujian Puntir, Pengujian Kelelahan dan Pengujian Mikroskopis.

b)      Pengujian Non-Destruktif (Non Destruktive Test = NDT)

Yang dimaksud dengan pengujian non destruktif ialah pengujian tanpa merusak bahan uji.

Macam-macam pengujian yang termasuk kelompok ini adalah :

§ Pemeriksaan cacat luar logam dengan Magnitografi dan Dye penetrant

§ Pemeriksaan cacat dalam logam dengan Ultrasonic dan Radiografi Disamping pemeriksaan terhadap kekuatan dan cacat dari logam tersebut, perlu pula diadakan pemeriksaan terhadap komposisi dari logam tersebut. Pemeriksaan komposisi logam dapat dilakukan dalam laboratorium kimia. Pemeriksaan komposisi logam tersebut meliputi:

Pemeriksaan kadar belerang, kadar Hidrogen, kadar Oksigen, kadar Carbon,  kadar Phospor, kadar Mangan, kadar Vanadium, kadar Magnesium, kadar Chroom  dan pemeriksaan kadar dari unsur-unsur lain dari suatu logam.

2)      Standar

Cara-cara pelaksanaan pengujian dilakukan mengikuti standar tertentu, demikian juga ukuran-ukuran bahan uji disesuaikan dengan standar yang dipakai.

Beberapa standar untuk pengujian logam adalah :

a) HCNN (Hoofd Commissie voor de Normalisatie ini Nederland)

b) ASTM (American Standard for Testing and Materials)

c) DIN (Deutche Industrie Normen)

d) JIS (Japan Industrial Standard)

e) ISO (International Organisation for Standardization)

f) SII (Standar Industri Indonesia)

b.      Pengujian Kekerasan

1)      Pengertian Dasar

Kekerasan suatu bahan adalah ketahanan bahan tersebut terhadap penetrasi. Bahan yang lebih keras akan dapat mengadakan penetrasi pada bahan yang lebih lunak.

Dalam hal ini penetrasi adalah: apabila suatu bahan yang keras dibentuk dengan suatu bentuk tertentu kemudian ditekankan pada bahan yang lebih lunak maka bahan yang keras akan masuk (penetrasi) ke dalam bahan yang lebih lunak.

Kekerasan suatu bahan tidak ditentukan oleh komposisinya saja tetapi faktor-faktor lain seperti heat treatment, strain hardening dan lain-lain. Faktor mekanis juga memegang peranan yang penting pada kekerasan bahan tersebut.

Kekerasan suatu bahan dapat dipakai suatu dasar penentuan sifatsifat mekanis bahan tersebut seperti: ketahanan terhadap deformasi elastis, goresan, keausan, kikisan dan lain-lain.

Kekerasan suatu bahan dapat ditentukan menurut sifat pembebanannya yaitu:

• Kekerasan karena pembebanan statis

• Kekerasan karena pembebanan dinamis

Pada umumnya kekerasan pembebanan statislah yang paling banyak digunakan. Penentuan angka kekerasan suatu bahan sebelum digunakan pada saat-saat tertentu perlu diadakan, karena sebagai indikasi ketahanan bahan tersebut dalam pemakaian. Dalam hal-hal tertentu tidak seluruh benda kerja harus mempunyai kekerasan yang merata bahkan seringkali hanya dibutuhkan permukaan benda kerja saja yang keras. Sebagai contoh: roda gigi dikeraskan hanya pada pahat-pahat potong dikeraskan secara merata sampai mencapai seluruh bagian dalamnya.

Logam-logam tertentu masih dapat dinaikkan kekerasannya dengan cara heat treatment dengan atau tanpa membubuhkan unsur-unsur tertentu pada permukaan logam tersebut. Biasanya cara ini digunakan terbatas pada pengerasan permukaan saja. Pada heat treatment bahan-bahan tertentu kenaikan kekerasan bukan saja terbatas pada permukaannya tetapi juga akan terjadi pada bagian dalamnya, hanya kenaikan kekerasan bagian dalam lebih kecil dibandingkan dengan kekerasan bagian luar. Sedangkan penambahan elemen-elemen tertentu pada komposisi bahan dapat mengakibatkan penambahan kekerasan yang merata.

Dalam memilih bahan bukan saja kekuatan yang menentukan pilihannya tetapi seringkali kekerasan bahan juga memegang peranan penting. Harga (angka) kekerasan suatu bahan adalah angka yang relatif, misalnya bahan A mempunyai angka kekerasan 50 sedang B adalah 100, ini bukan berarti bahwa B dua kali lebih keras dari A. Untuk menentukan angka kekerasan suatu bahan, terhadap bahan tersebut kita lakukan test kekerasan.

Hardness test/test kekerasan bertujuan untuk mengetahui harga kekerasan dari suatu bahan yang akan digunakan di dalam lapangan teknik. Tes kekerasan termasuk percobaan statis karena bertambahnya beban/pembebanannya bertambah dengan perlahan-lahan. Percobaan kekerasan yang dapat dilaksanakan di laboratorium Material Test adalah: Brinell, Vickers dan Rockwell.

Hal-hal berikut yang harus diperhatikan dalam melakukan pengujian kekerasan:

a)      Penekan dan landasan harus bersih dan terpasang dengan baik.

b)      Permukaan yang diuji harus bersih dan kering, halus dan bebas dari kotoran.

c)      Permukaan harus datar dan tegak lurus terhadap penekan.

d)      Tebal benda uji harus tepat sedemikian rupa hingga tidak terjadi gembung pada permukaan dibaliknya. Dianjurkan agar tebal benda uji harus sedemikian rupa minimal 10 kali kedalaman bekas kedalaman bekas penekanan. Pengujian dilakukan pada bahan yang tebalnya satu jenis.

e)      Jarak antara 1 pengujian dengan pengujian berikut harus 3 hingga 5 x diameter bekas penekan.

f)       Kecepatan penerapan beban harus sama dengan waktu pemberian beban, baik pada pengujian ke-1 maupun pada pengujian selanjutnya. Bila pengontrolan beban tidak dilakukan secara hati-hati dan teratur, maka dapat terjadi variasi harga kekerasan yang cukup besar, terutama pada bahan-bahan lunak. Untuk bahan-bahan demikian pengembalian tuas beban benar-benar dikembalikan pada posisi yang standar setelah setiap pengujian dilakukan.

Dalam dunia teknik umumnya, pegujian kekerasan menggunakan 3 macam metode pengujian kekerasan yakni [1]:

1.      Uji Kekerasan Brinell

Kekerasan ini disebut kekerasan brinell karena biasa disingkat dengan HB atau BHN (Brinell Hardness Number). Uji kekerasan ini dilakukan dengan penekanan sebuah bola baja yang terbuat dari baca chrom yang telah dikeraskan dengan diameter tertentu.

kekuatan kompresi statis di permukaan logam yang diuji harus rata dan bersih. Setelah gaya tekan dilepaskan dan bola baja dikeluarkan dari kurva, diameter atas kurva diukur dengan hati-hati dan kemudian digunakan untuk menentukan kekerasan logam yang akan diuji. Bahan-bahan atau perlengkapan yang digunakan untuk uji kekerasan brinell adalah sebagai berikut :

•      Bola baja untuk brinell (brinell ball)

•      Mesin uji kekerasan brinell

•      Mikroskop pengukur

•      Stop watch

•      Mesin gerinda

•      Ampelas kasar dan halus

•      Benda uji (test specimen).

2.      Uji Kekerasan Rockwell

Uji kekerasan ini didasarkan pada penekanan sebuah indentor dengan suatu gaya tekan tertentu kepermukaan yang bersih dan rata dari suatu logam yang akan di uji kekerasannya.

Kekerasan Rockwell ini biasa disingkat dengan HR dan kadang hanya disingkat dengan huruf R saja. Pengujian kekerasan metode Rockwell diatur berdasarkan standard DIN 50103. Tingkat kekerasan menurut Rockwell adalah berdasarkan pada jenis indentor yang digunakan pada masing-masing skala. Bahan-bahan atau perlengkapan yang dipakai untuk pengujian kekerasan rockwell adalah sebagai berikut :

•         Mesin pengujian kekerasan rockwell

•         Indentor berupa bola baja yang disepuh dengan ukuran Ø 1/16” dan kerucut intan dengan besar sudut 120 derajat.

•         Mesin gerinda

•         Amplas kasar dan halus

•         Benda uji (test speciment)

3.      Uji Kekerasan Vickers

Uji Vickers ini didasarkan pada gaya yang diberikan tekanan tertentu oleh indentor dalam bentuk piramida berlian terbalik yang memiliki sudut ujung pada permukaan logam yang diuji kekerasannya, permukaannya. logam yang diuji menjadi bersih dan rata.

Setelah gaya kompresi statis dihapus dan berlian piramidal telah dihapus dari jejak (permukaan anterior adalah persegi panjang karena piramida adalah piramida sama sisi), empat persegi panjang diagonal atas dengan hati-hati diukur untuk menentukan kekerasan logam. untuk menguji. Nilai kekerasan yang diperoleh dengan demikian disebut kekerasan Vickers, umumnya disingkat Hv atau HVN (Vicker hardness index). Bahan-bahan atau perlengkapan yang biasa digunakan untuk uji kekerasan vickers adalah sebagai berikut:

•         Ampelas kasar dan halus

•         Indentor pyramid diamond

•         Mikroskop pengukur diagonal bekas

•         Stop watch

•         Mesin gerinda

•         Mesin percobaan kekerasan vickers

 

Materi ini diambil dan diolah berdasarkan sumber :

[1]      U. Tantowi, “Pengujian Pada Logam,” Medium.com, 2019. [Online]. Available: https://medium.com/@ustontttt/pengujian-pada-logam-adalah-proses-pemeriksaan-bahan-bahan-untuk-diketahui-karakteristik-dan-69dd145907cb.

[2]      Kemendikbud, “Teknik Mekanik 1,” 2015.