Apa itu Kekerasan Material? Bagaimana Membandingkan Bahan Teknik yang Berbeda

Proses pengembangan produk mencakup beberapa proses kecil, dan pemilihan material adalah yang paling penting di antara mereka.

Setiap material memiliki sifat dan kemampuan mekanik yang berbeda. Dan untuk membuat pilihan material yang tepat, Anda perlu menentukan jenis kondisi pemuatan yang akan dialami bagian Anda. Misalnya, jika Anda ingin mendesain bagian (atau perakitan) yang akan bersentuhan dengan komponen lain atau mengalami pembebanan benturan, maka Anda ingin memilih material dengan kekerasan material yang cukup.

Tapi apa sebenarnya kekerasan material itu, dan bagaimana Anda mengukurnya? Artikel ini menjawab pertanyaan-pertanyaan ini dan banyak lagi.

Apa itu Kekerasan Material?

Kekerasan bahan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat beban yang diterapkan terkonsentrasi.

Lihatlah dengan cara ini. Ketika kita mengatakan suatu material memiliki tingkat kekerasan yang tinggi, itu berarti material tersebut dapat mempertahankan bentuknya dengan adanya kekuatan eksternal seperti goresan, lekukan, dan abrasi. Jadi, bahan seperti titanium dan berlian akan memiliki tingkat kekerasan yang lebih tinggi daripada plastik.

Saat membandingkan berlian dan plastik, Anda mungkin tahu bahan mana yang memiliki kekerasan lebih besar berdasarkan intuisi. Namun jika Anda ingin memilih antara logam (atau paduan) yang terkait erat, hampir selalu mustahil untuk membuat tebakan yang benar kecuali Anda melakukan uji kekerasan pada logam tersebut.

Ada beberapa metode untuk menguji kekerasan material. Namun sebelum kita membahas metode ini, penting bagi Anda untuk memahami terlebih dahulu jenis-jenis kekerasan material.

Jenis Kekerasan Material

Berikut adalah tiga jenis kekerasan material:

1. Kekerasan lekukan
2. Kekerasan goresan
3. Kekerasan pantulan

Kekerasan lekukan mengacu pada ketahanan suatu material terhadap deformasi permanen ketika mengalami beban terus menerus. Sebaliknya, kekerasan gores menggambarkan kemampuan material untuk menahan goresan pada permukaannya karena kontak dengan logam lain. Terakhir, kekerasan pantulan terkait dengan elastisitas material; itu menggambarkan kemampuan suatu material untuk menyerap energi tumbukan.

Setelah Anda mengetahui jenis kondisi pemuatan (atau lingkungan) yang akan dialami bagian Anda, Anda kemudian dapat mempertimbangkan salah satu metode uji kekerasan berikut untuk membandingkan pilihan material Anda. Jika Anda memiliki peralatan yang diperlukan, Anda dapat menyelesaikan tes ini. Atau Anda dapat mengandalkan informasi dari pemasok Anda dan sumber online seperti Matweb yang mencantumkan properti berbagai bahan.

Cara Menguji Kekerasan Bahan:4 Metode Uji

Metode #1 Tes Brinell

Penguji Kekerasan Brinell dari Wikimedia Commons.

Uji Brinell mengukur kekerasan lekukan material . Metode pengujian ini menggunakan indentor (biasanya bola baja yang dikeraskan) untuk menciptakan kesan pada benda uji. Dalam metode pengujian ini, Anda akan menahan indentor di tempatnya sebelum menerapkan gaya yang telah ditentukan sebelumnya ke dalam bola (dan permukaan material) untuk jangka waktu tertentu.

Selanjutnya, tetapkan nomor kekerasan Brinell ke material tergantung pada ukuran lekukan yang terbentuk di atasnya. Anda dapat mengukur lekukan menggunakan mikroskop dan menghitung angka kekerasan Brinell menggunakan:

Di mana:
HB =Kekerasan Brinell (kg/mm2)
P =Gaya (diukur dalam Newton)
D =Diameter indentor (diukur dalam milimeter)
d =diameter lekukan (diukur dalam milimeter)

Namun, perlu diingat bahwa gaya standar yang akan Anda terapkan pada indentor bergantung pada material yang ingin Anda uji. Misalnya, ahli kontrol kualitas biasanya menggunakan beban standar 3000 kg (atau 30.000 N) untuk logam keras seperti besi dan baja. Sebaliknya, Anda harus menggunakan beban 500kg (atau 5000 N) untuk bahan yang lebih lembut seperti tembaga dan kuningan.

Metode #2 Uji Kekerasan Rockwell

Operator melakukan uji kekerasan Rockwell

Seperti uji kekerasan Brinell, uji kekerasan Rockwell juga digunakan untuk kekerasan lekukan pengukuran dan biasanya melibatkan penggunaan indentor (biasanya bola baja atau kerucut berujung berlian berbentuk bola).

Namun, dalam uji kekerasan Brinell, Anda menahan indentor di tempatnya dengan menerapkan beban kecil (biasanya 10 kg atau 100 N) sebelum menerapkan beban uji utama. Kemudian, setelah melepas beban utama, ukur kedalaman lekukan saat beban kecil masih menyala.

Angka kekerasan kemudian dapat dibaca menggunakan skala kekerasan Rockwell yang berbeda (A, B, C, dll.). Skala ideal tergantung pada jenis indentor yang digunakan dan beban uji yang diterapkan pada material. Misalnya, katakanlah Anda ingin mengukur kekerasan paduan baja; Anda harus menggunakan indentor kerucut berlian dengan beban utama hingga 140 kg. Dalam skenario seperti itu, Anda akan membaca angka kekerasan pada skala “C”.

Untuk logam yang lebih lunak seperti paduan tembaga, pakar kontrol kualitas menggunakan bola baja berlian (dengan beban utama hingga 100 kg) dan membaca angka kekerasan pada skala “B”.

Metode #3 Uji Kekerasan Mohs

Uji kekerasan Mohs sangat ideal untuk mengukur tahan gores dari suatu bahan. Dalam metode pengujian ini, Anda menggores permukaan material yang akan diuji menggunakan bahan referensi dengan kekerasan yang telah ditentukan. Nilai kekerasan dinyatakan menggunakan skala Mohs, yang terdiri dari 10 mineral yang telah ditetapkan nilai kekerasannya.

Lihat grafik kekerasan Mohs lengkap di Factory Outlet Alan

Factory Outlet Alan memiliki grafik kekerasan Mohs (tangkapan layar di atas) di mana Anda dapat melihat contoh ketahanan gores berbagai logam.

Metode #4 Uji Kekerasan Shore Scleroscope

Shore scleroscope adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur kekerasan pantulan material material . Perangkat ini memiliki tabung kaca bertingkat yang dipasang pada dudukan. Untuk menentukan kekerasan pantulan material, Anda akan menjatuhkan palu berujung berlian melalui tabung kaca ke material.

Representasi skematis Shore Scleroscope yang dipasang pada tripod. Dari Wikimedia Commons.

Nilai kekerasan sebanding dengan ketinggian pantulan palu setelah memukul benda uji. Misalnya, material dengan kekerasan yang lebih besar menyebabkan tinggi pantulan yang lebih besar daripada material dengan tingkat kekerasan yang lebih rendah.

Uji Kekerasan Material dan Pengembangan Produk:Layanan Pemesinan Presisi Gensun

Tanpa ragu, penting untuk mengetahui kekerasan bahan yang berbeda untuk menentukan bahan yang ideal untuk desain produk Anda. Tetapi bahkan setelah Anda memilih bahan yang cocok untuk produk Anda, Anda masih harus menemukan toko mesin dan masinis yang cocok yang mampu membuat suku cadang Anda secara akurat dan tepat.

Gensun Precision Machining adalah penyedia layanan permesinan terkemuka di Asia. Kami tidak hanya memiliki tim ahli kontrol kualitas yang mampu menguji kekerasan material, tetapi kami juga memiliki tim insinyur dan ahli mesin yang sangat berkualitas. Tim ahli kami bekerja sama untuk membuat produk Anda secara akurat dan tepat menggunakan teknologi pemesinan tercanggih.

Pelajari lebih lanjut tentang layanan pemesinan kami.