Semua yang Perlu Anda Ketahui Tentang Kekerasan Bahan

Kesesuaian bahan yang digunakan untuk suatu bagian sangat penting agar bagian tersebut dapat berfungsi di lingkungan yang dimaksudkan. Salah satu material yang menentukan kesesuaian suatu material dengan proyek adalah kekerasan material tersebut. Ini menentukan apakah proyek Anda memerlukan material dengan kekerasan tinggi seperti baja atau material yang lebih lembut.

Kita semua tahu bahwa menggunakan bahan yang salah dalam sebuah proyek dapat memiliki efek bencana terutama ketika bagian yang diproduksi adalah bagian dari proyek yang lebih besar. Oleh karena itu, mengevaluasi kekerasan material Anda sebelum produksi sangat diperlukan.

Jika Anda membutuhkan bahan yang dapat menahan lekukan tinggi atau abrasi tanpa deformasi, Anda harus memilih bahan keras. Namun, bahan dengan kekerasan tinggi belum tentu cocok untuk semua proyek. Anda perlu berkonsultasi dengan perusahaan pemesinan ahli untuk mengetahui mana yang cocok untuk proyek Anda.

Apa itu Kekerasan Material?

Kekerasan material adalah kemampuan suatu material untuk menahan gaya tanpa deformasi, goresan, penetrasi, dan lekukan. Dengan kata lain, ini adalah kemampuan material untuk mempertahankan fitur fisiknya bahkan dalam menghadapi gaya yang diterapkan.

Kekerasan bervariasi di antara banyak bahan dengan bahan seperti baja memiliki kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang lain seperti timah. Beberapa bahan non-logam lainnya seperti kayu dan plastik juga memiliki karakteristik logam lunak.

Kekerasan bahan tergantung pada beberapa faktor, seperti plastisitas, kekakuan elastis, daktilitas, ketangguhan, regangan, kekuatan, viskoelastisitas, dan viskositas.

Apa saja jenis kekerasan material?

Bahan berperilaku berbeda dalam kondisi yang berbeda. Misalnya, suatu material dapat menahan benturan satu kali yang besar, tidak dapat menahan pemuatan terus menerus. Oleh karena itu, Anda harus melakukan kekerasan material agar sesuai dengan kebutuhan proyek Anda.

Kekerasan material dapat kita kategorikan menjadi tiga. Bahan memiliki nilai yang berbeda di bawah berbagai jenis kekerasan ini. Mereka termasuk:

• Kekerasan goresan
• Kekerasan pantulan
• Kekerasan lekukan

Kekerasan Gores

Ahli mesin mendefinisikan kekerasan gores sebagai kemampuan material untuk menahan goresan di permukaan. Goresan adalah garis kontinu sempit pada permukaan bahan. Saat material yang lebih tajam dan kaku menembus permukaan material yang lebih lembut, akan menyebabkan goresan pada permukaan material tersebut.

Teknisi menggunakan pengujian awal untuk bahan rapuh seperti keramik. Beberapa bahan mungkin tidak mencapai deformasi plastis tetapi tidak tahan terhadap goresan. Beberapa desain sensitif terhadap goresan; Oleh karena itu, Anda membutuhkan material dengan kekerasan gores yang tinggi.

Misalnya, bagian tertentu dari mesin mungkin memerlukan gesekan. Menggunakan bahan dengan kekerasan gores yang rendah, dalam hal ini, mungkin tidak cukup baik. Ini karena, dengan sedikit gesekan, material dapat kehilangan permukaannya yang halus dan akhirnya memengaruhi fungsionalitas mesin secara keseluruhan. Itu berarti Anda harus sering mengeluarkan biaya lebih untuk perbaikan. Anda dapat mencegahnya dengan melakukan uji kekerasan gores untuk mengetahui apakah material akan tahan terhadap gesekan dan tidak kehilangan permukaannya yang halus.

Kekerasan Pantulan

Sinonim untuk ini adalah kekerasan dinamis, dan ini lebih merupakan kekerasan elastis daripada kekerasan plastik. Kekerasan elastis berarti bahwa suatu bahan tidak berubah bentuk secara permanen. Itu hanya kehilangan bentuknya ketika ada penerapan kekuatan eksternal. Setelah ada penghapusan kekuatan eksternal, secara otomatis mendapatkan kembali bentuk aslinya. Ini tidak terjadi dengan deformasi plastis, di mana material tidak dapat kembali ke bentuk aslinya. Jadi, kekerasan pantulan lebih merupakan kekerasan elastis.

Kekerasan pantulan membutuhkan material untuk menyerap energi pada benturan dan mengembalikannya ke indentor. Teknisi menggunakan indentor untuk menguji kekerasan pantulan. Material yang digunakan sebagai indentor sudah diketahui memiliki kekerasan yang oleh teknisi dibandingkan dengan material yang diukur.

Anda dapat mengukur pantulan atau kekerasan dinamis suatu material dengan menjatuhkan palu berujung berlian di atasnya. Mereka kemudian mengukur ikatan palu setelah menyentuh permukaan. Jika palu kembali lebih dekat ke ketinggian jatuh aslinya, material memiliki nilai kekerasan rebound yang tinggi. Di sisi lain, jika palu tidak mendekati ketinggian jatuh, material memiliki kekerasan pantulan yang rendah.

Kekerasan lekukan

Teknisi menggunakan kekerasan lekukan untuk menentukan kekerasan material terhadap deformasi. Ini membutuhkan indentasi bahan yang diperiksa dengan beban terus menerus sampai membentuk kesan. Teknisi melakukan uji kekerasan lekukan pada skala mikroskopis dan makroskopik, bergantung pada bahan yang diuji dan tujuan penggunaannya.

Ketika para insinyur dan ahli metalurgi berbicara tentang kekerasan material, seringkali, mereka merujuk pada kekerasan lekukan. Mengukur nilai indentasi material membantu Anda mengetahui seberapa banyak beban yang dapat ditanggung material sebelum berubah bentuk.

Satuan Apa yang Diukur Kekerasan Material?

Beberapa ahli mesin sering mengacaukan satuan SI untuk kekerasan dengan tekanan. Yang pertama memiliki satuan SI N/mm², atau disebut satuan Pascal. Yang terakhir, di sisi lain, memiliki satuan SI (N/m2, atau kg·m−1·s−2).

Masing-masing jenis kekerasan yang dibahas sebelumnya memiliki skala pengukuran yang berbeda. Satuan diturunkan dari setiap metode pengukuran; oleh karena itu, mereka tidak cocok untuk perbandingan langsung. Namun demikian, ada tabel konversi yang dapat Anda kelola untuk digunakan sebagai perbandingan. Kami mengatakan "kelola" karena perbandingannya tidak bisa 100% akurat, tetapi memberikan indikasi yang sesuai.

Beberapa satuan umum untuk pengukuran kekerasan antara lain Brinell Hardness Number (HB), angka kekerasan Rockwell (HRA, HRB, HRC, dll.), Nilai kekerasan Leeb (HLD, HLS, HLE, dll.), dan Vickers hardness number (HV). Kami membuat perbandingan metode pengukuran pada tabel di bawah ini.

Cara Menguji Kekerasan Material

Setiap jenis kekerasan material diukur secara berbeda. Berikut adalah cara menguji setiap jenis kekerasan:

Uji Brinnel

Ini adalah tes kekerasan umum yang digunakan oleh masinis. Pertama, masinis membiasakan diri dengan mesin uji. Dia membuat semua pengaturan yang diperlukan pada monitor sebelum melakukan pengujian.

Prinsipnya di sini melibatkan penggunaan bola baja berdiameter 10 mm untuk menciptakan kesan pada benda uji. Kesan tersebut kemudian dihitung untuk mengetahui angka kekerasan Brinnel dari material tersebut.

Mesin menurunkan bola pada bahan untuk membentuk lekukan dan dibiarkan selama sekitar 30 detik. masinis kemudian menerapkan gaya pada bola. Jenis logam yang sedang diuji menentukan gaya yang diterapkan.

Beberapa logam mungkin memerlukan beban 500 Kg, sementara beberapa logam mungkin memerlukan hingga 3000 Kg, yang merupakan beban standar. Jika indentor dilepas, insinyur mengukur ukurannya dengan mengamati dengan mikroskop berdaya rendah. Dia memotong area lain dan menghitung rata-rata pengukuran di sudut kanan.

Setelah menyelesaikan pengujian, masinis menghitung angka kekerasan menggunakan rumus perhitungan kekerasan Brinell.

Dimana,

F – kekuatan, N

D – diameter indentor, mm

d – diameter lekukan, mm

Uji Kekerasan Rockwell

Ini adalah jenis uji kekerasan umum lainnya. Jenis bahan yang diuji menentukan jenis skala yang digunakan.

Ada 30 skala yang berbeda untuk dipilih; oleh karena itu, Anda dapat memilih salah satu yang cocok untuk materi Anda. Namun, skala yang paling umum digunakan adalah “B” dan “C.”

Penguji menerapkan beban kecil terlebih dahulu sebelum menerapkan beban pengujian. Beban kecil membantu memperbaiki indentor dengan tepat ke dalam sampel uji dan menghilangkan segala bentuk ketidakteraturan permukaan untuk hasil yang lebih akurat.

Dia kemudian menurunkan indentor ke dalam material untuk menciptakan kesan dengan menerapkan beban utama. Dia mengukur kesan untuk menentukan kekerasan. Penguji kemudian menentukan peningkatan dimensi indentasi dengan menghitung nilai kekerasan.

Rumus untuk kekerasan Rockwell adalah:

Dimana,

N – faktor skala tergantung pada skala yang digunakan

s – faktor skala tergantung pada skala yang digunakan

d – kedalaman lekukan permanen dibandingkan dengan beban kecil, mm

Uji Kekerasan Vickers

Ini adalah metode lain untuk mengukur kekerasan. Ini lebih cocok untuk bahan lunak yang membutuhkan beban lebih rendah. Oleh karena itu, jika Anda membutuhkan akurasi yang lebih baik untuk bahan lunak Anda, uji Vickers adalah yang terbaik untuk Anda.

Vickers menggunakan indentor berlian tunggal untuk semua bahan, sehingga perhitungannya lebih mudah.

Penguji pertama-tama harus terbiasa dengan mesin sebelum memulai. Bagian tersebut kemudian ditempatkan pada mesin untuk menemukan ketinggian yang sesuai dengan menggunakan mikroskop. Anda dapat menentukan tempat yang benar dengan memeriksa gambar di layar. Bila Anda memiliki gambar yang lebih fokus, maka gambar sudah diatur dengan baik.

Indentor berlian diturunkan ke bagian dan dibiarkan tetap selama jangka waktu tertentu.

Angkat indentor dan ukur nilai indentasi dengan menggunakan rumus di bawah ini:

Dimana,

F – Angkatan, N

d – lekukan diagonal, mm

Uji kekerasan Mohs

Jika Anda ingin mengukur kekerasan goresan, ini adalah metode yang cocok yang dapat Anda adopsi. Secara tradisional, pengujian ini dilakukan dengan menggores bahan terhadap bahan referensi dengan kekerasan yang diketahui. Uji kekerasan Mohs menggunakan sepuluh bahan acuan dengan kekerasan yang berbeda. Jenis bahan yang diuji menentukan jenis referensi yang akan digunakan. Hasilnya kemudian diperoleh dengan menetapkan nilai kekerasan numerik pada bahan uji.

Talk adalah bahan paling lembut yang digunakan, dengan nilai 1. Sedangkan bahan yang paling keras adalah berlian dengan nilai 10.

Indentor berlian Rockwell digunakan untuk uji kekerasan Mohs modern. Prinsip kerja mesin ini mirip dengan metode tradisional. Ini melibatkan penggoresan benda uji untuk jangka waktu tertentu dengan beban yang sesuai.

Tes skleroskop

Anda dapat menggunakan Skleroskop untuk menentukan kekerasan pantulan material. Anda dapat melakukan tes ini dengan menghubungkan tabung kaca vertikal berongga ke dudukan. Anda kemudian akan menjatuhkan palu berlian melalui tabung ke benda uji. Palu akan memantul, dan ketinggian pantulan itulah yang akan Anda ukur dan catat. Bahan dengan kekerasan yang lebih tinggi akan memiliki pantulan yang lebih tinggi sedangkan bahan yang lunak akan memiliki ikatan yang rendah.

Bagan kekerasan material

Bagan kekerasan material adalah salah satu cara termudah untuk menentukan kekerasan beberapa jenis material yang populer. Bagan ini memberikan nilai kekerasan berbagai bahan ini menggunakan berbagai metode pengukuran. Misalnya, grafik di atas menunjukkan nilai kekerasan logam seperti aluminium dan titanium menggunakan metode pengukuran seperti skala Brinell. Dengan cara ini, Anda tidak perlu mengevaluasi kekerasan bahan mentah Anda jika Anda menggunakan siapa pun yang tidak tercantum dalam daftar.

Namun, Anda harus memastikan bahwa bagan yang digunakan adalah bagan yang dievaluasi dalam kondisi standar.

Kesimpulan

Sangat penting untuk melakukan uji kekerasan material yang tepat jika Anda ingin memilih bahan yang cocok untuk proyek Anda. Ada berbagai cara untuk menguji kekerasan material Anda. Konsultasikan dengan perusahaan ahli untuk mendapatkan saran profesional tentang kekerasan material Anda.

Layanan Pemesinan Langsung Cepat

Di sinilah pencarian Anda berakhir jika Anda telah mencari perusahaan yang dapat menawarkan layanan pemesinan yang andal untuk bahan apa pun. Di RapidDirect, kami menganalisis kekerasan material Anda secara gratis. Kami adalah perusahaan yang tepat untuk semua layanan permesinan Anda.

Kami menawarkan pengerjaan logam yang hemat biaya dan sesuai permintaan untuk prototipe volume rendah dan produksi volume tinggi. Dengan hanya mengunggah file CAD Anda dan menentukan persyaratan, kami berjanji untuk memberikan penawaran yang paling hemat biaya dalam waktu 12 jam, bersama dengan analisis profesional GRATIS tentang kesesuaian desain Anda untuk pembuatan.

Kami berpengalaman dan siap memberikan saran teknis untuk proyek Anda.