Memahami Kekekalan Bahan: Wawasan Utama untuk Keberhasilan Proyek
Kesesuaian bahan yang digunakan untuk suatu bagian sangat penting agar bagian tersebut dapat berfungsi dalam lingkungan yang diinginkan. Salah satu bahan yang menentukan kesesuaian bahan terhadap proyek adalah kekekalan bahan. Ini menentukan apakah proyek Anda membutuhkan bahan dengan kekekalan tinggi seperti steel atau bahan yang lebih lunak.
Kita semua tahu bahwa menggunakan bahan yang salah dalam proyek dapat memiliki dampak yang merusak terutama ketika bagian yang dihasilkan adalah bagian dari proyek yang lebih besar. Oleh karena itu, mengevaluasi kekekalan bahan Anda sebelum produksi sangat penting.
Jika Anda membutuhkan bahan yang dapat menahan indentsi atau ausan tinggi tanpa deformasi, Anda harus memilih bahan keras. Namun, bahan dengan kekekalan tinggi tidak selalu cocok untuk semua proyek. Anda perlu berkonsultasi dengan perusahaan machining ahli untuk mengetahui mana yang cocok untuk proyek Anda.
Apa itu Kekekalan Bahan?
Kekekalan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan gaya tanpa deformasi, goresan, penetrasi, dan indentsi. Dengan kata lain, ini adalah kemampuan suatu bahan untuk mempertahankan fitur fisiknya meskipun dihadapkan pada gaya yang diterapkan.
Kekekalan bervariasi di antara banyak bahan dengan bahan seperti steel yang memiliki kekekalan lebih tinggi dibandingkan dengan bahan seperti timah. Beberapa bahan non-logam lainnya seperti kayu dan plastik juga memiliki karakteristik logam lunak.
Kekekalan bahan tergantung pada beberapa faktor, seperti plasticity, kekakuan elastis, ductility, toughness, strain, strength, viskoelastisitas, dan viscosity.
Apa saja jenis-jenis kekekalan bahan?
Bahan berperilaku berbeda dalam kondisi yang berbeda. Misalnya, suatu bahan dapat menahan dampak besar satu kali namun tidak dapat menahan beban berkelanjutan. Oleh karena itu, Anda harus melakukan pengujian kekekalan bahan yang sesuai dengan kebutuhan proyek Anda.
Kami dapat mengategorikan kekekalan bahan menjadi tiga. Bahan memiliki nilai yang berbeda di bawah jenis kekekalan yang berbeda. Mereka meliputi:
- Kekekalan goresan
- Kekekalan rebound
- Kekekalan indentsi
Kekekalan Goresan
Tukang mesin mendefinisikan kekekalan goresan sebagai kemampuan suatu bahan untuk menahan goresan pada permukaan. Goresan adalah garis lurus yang sempit dan berkelanjutan pada permukaan bahan. Ketika bahan yang lebih tajam dan lebih kaku menyeka permukaan bahan yang lebih lunak, itu menyebabkan goresan pada permukaan bahan tersebut.
Tukang mesin menggunakan pengujian goresan untuk bahan rapuh seperti keramik. Beberapa bahan mungkin tidak mencapai deformasi plastis namun tidak dapat menahan goresan. Beberapa desain sensitif terhadap goresan; jadi, Anda memerlukan bahan dengan kekekalan goresan yang tinggi.
Misalnya, beberapa bagian mesin mungkin memerlukan gesekan. Menggunakan bahan dengan kekekalan goresan rendah dalam kasus tersebut mungkin tidak cukup baik. Ini karena, dengan sedikit gesekan, bahan mungkin kehilangan permukaan mulusnya dan pada akhirnya mempengaruhi fungsionalitas keseluruhan mesin. Itu berarti Anda harus lebih sering mengeluarkan biaya perbaikan. Anda dapat mencegah ini dengan melakukan tes kekekalan goresan untuk mengetahui apakah bahan akan menahan gesekan dan tidak kehilangan permukaan mulusnya.
Kekekalan Rebound
Sinonim untuk ini adalah kekekalan dinamis, dan ini lebih pada kekekalan elastis daripada plastis. Kekekalan elastis berarti suatu bahan tidak bereformasi permanen. Ia hanya kehilangan bentuknya ketika ada penerapan gaya eksternal. Setelah gaya eksternal dihilangkan, ia secara otomatis kembali ke bentuk aslinya. Ini bukan kasus dengan deformasi plastis, di mana bahan tidak dapat kembali ke bentuk aslinya. Jadi, kekekalan rebound lebih pada kekekalan elastis.
Kekekalan rebound memerlukan bahan untuk menyerap energi saat dampak dan mengembalikannya ke indenter. Tukang mesin menggunakan indenter untuk menguji kekekalan rebound. Bahan yang digunakan sebagai indenter sudah memiliki kekekalan yang diketahui yang dibandingkan tukang mesin dengan bahan yang diukur.
Anda dapat mengukur kekekalan rebound atau dinamis suatu bahan dengan melemparkan palu bertopeng berlian ke dalamnya. Mereka kemudian mengukur rebound palu setelah mengenai permukaan. Jika palu kembali lebih dekat ke ketinggian penurunan asli, bahan memiliki nilai tinggi untuk kekekalan rebound. Di sisi lain, jika palu tidak mendekati ketinggian penurunan, bahan memiliki kekekalan rebound yang rendah.
Kekekalan Indentasi
Tukang mesin menggunakan kekekalan indentsi untuk menentukan kekekalan suatu bahan terhadap deformasi. Ini memerlukan indentsi bahan yang diperiksa dengan beban berkelanjutan hingga membentuk kesan. Tukang mesin melakukan tes kekekalan indentsi pada skala mikroskopis dan makroskopis, tergantung pada bahan yang diuji dan tujuannya.
Ketika insinyur dan metalurg membicara tentang kekekalan bahan, seringkali mereka merujuk pada kekekalan indentsi. Mengukur nilai indentsi bahan membantu Anda mengetahui seberapa besar beban yang dapat ditahan bahan sebelum bereformasi.
Satuan Apa yang Digunakan untuk Mengukur Kekekalan Bahan?
Beberapa tukang mesin seringkali mencampur satuan SI kekekalan dengan satuan tekanan. Yang pertama memiliki satuan SI N/mm², yang juga disebut satuan Pascal. Yang kedua, di sisi lain, memiliki satuan SI (N/m2, atau kg·m−1·s−2).
Setiap jenis kekekalan yang dibahas sebelumnya memiliki skala pengukuran yang berbeda. Satuan-satuan ini berasal dari setiap metode pengukuran; oleh karena itu, mereka tidak cocok untuk perbandingan langsung. Namun, ada tabel konversi yang dapat Anda gunakan untuk perbandingan. Kami bilang "mengelola" karena perbandingan tidak dapat 100% akurat, tetapi memberikan indikasi yang sesuai.
Beberapa satuan umum untuk pengukuran kekekalan meliputi Brinell Hardness Number (HB), Rockwell hardness number (HRA, HRB, HRC, dll.), Leeb hardness value (HLD, HLS, HLE, dll.), dan Vickers hardness number (HV). Kami membuat perbandingan metode pengukuran dalam tabel di bawah.
Cara Menguji Kekekalan Bahan
Setiap jenis kekekalan bahan diukur dengan cara yang berbeda. Di bawah adalah cara menguji setiap jenis kekekalan:
Tes Brinnel
Ini adalah tes kekekalan umum yang digunakan oleh tukang mesin. Pertama, tukang mesin terbiasa dengan mesin pengujian. Dia melakukan semua pengaturan yang diperlukan pada monitor sebelum melakukan tes.
Prinsipnya melibatkan penggunaan bola steel dengan diameter 10 mm untuk membuat kesan pada benda uji. Kesan tersebut kemudian dihitung untuk mengetahui nomor kekekalan Brinnel dari bahan.
Mesin menurunkan bola pada bahan untuk membentuk indentsi dan dibiarkan selama sekitar 30 detik. Tukang mesin kemudian menerapkan gaya pada bola. Jenis logam yang diuji menentukan gaya yang diterapkan.
Beberapa logam mungkin memerlukan beban 500 Kg, sementara yang lain mungkin memerlukan hingga 3000 Kg, yang merupakan beban standar. Jika indenter dikeluarkan, insinyur mengukur ukurannya dengan mengamati dengan mikroskop daya rendah. Dia memotong area lain dan menghitung rata-rata pengukuran pada sudut siku-siku.
Setelah menyelesaikan tes, tukang mesin menghitung nomor kekekalan menggunakan rumus perhitungan kekekalan Brinell.
Dimana,
F – gaya, N
D – diameter indenter, mm
d – diameter indentsi, mm
Tes Kekekalan Rockwell
Ini adalah jenis tes kekekalan lain. Jenis bahan yang diuji menentukan jenis skala yang digunakan.
Ada 30 skala yang dapat dipilih; oleh karena itu, Anda dapat memilih mana pun yang cocok untuk bahan Anda. Namun, skala yang paling umum digunakan adalah “B” dan “C.”
Penguji menerapkan beban minor terlebih dahulu sebelum menerapkan beban pengujian. Beban minor membantu untuk menempatkan indenter dengan benar ke dalam sampel uji dan menghilangkan bentuk ketidakteraturan permukaan apa pun untuk hasil yang lebih akurat.
Dia kemudian menurunkan indenter ke dalam bahan untuk membuat kesan dengan menerapkan beban utama. Dia mengukur kesan untuk menentukan kekekalan. Penguji kemudian menentukan dimensi indentsi yang meningkat dengan menghitung nilai kekekalan.
Rumus untuk kekekalan Rockwell adalah:
Dimana,
N – faktor skala tergantung pada skala yang digunakan
s – faktor skala tergantung pada skala yang digunakan
d – kedalaman indentsi permanen dibandingkan beban minor, mm
Tes Kekekalan Vickers
Ini adalah metode lain untuk mengukur kekekalan. Ini lebih cocok untuk bahan lunak yang memerlukan beban lebih rendah. Oleh karena itu, jika Anda memerlukan akurasi yang lebih baik untuk bahan lunak Anda, tes Vickers adalah yang terbaik untuk Anda.
Vickers menggunakan satu indenter berlian untuk semua bahan, sehingga perhitungannya lebih mudah.
Penguji pertama kali perlu terbiasa dengan mesin sebelum memulai. Bagian kemudian ditempatkan pada mesin untuk menemukan ketinggian yang sesuai menggunakan mikroskop. Anda dapat menentukan tempat yang benar dengan memeriksa gambar pada layar. Ketika Anda memiliki gambar yang lebih fokus, maka itu sudah siap.
Indenter berlian diturunkan ke bagian dan dibiarkan selama periode yang ditentukan.
Angkat indenter dan ukur nilai indentsi dengan menggunakan rumus di bawah:
Dimana,
F – Gaya, N
d – diagonal indentsi, mm
Tes Kekekalan Mohs
Jika Anda ingin mengukur kekekalan goresan, ini adalah metode yang sesuai yang dapat Anda gunakan. Secara tradisional, tes ini dilakukan dengan menggores bahan terhadap bahan referensi dengan kekekalan yang diketahui. Tes kekekalan Mohs menggunakan sepuluh bahan referensi dengan kekekalan yang berbeda. Jenis bahan yang diuji menentukan jenis referensi yang akan digunakan. Hasilnya kemudian diperoleh dengan memberikan nilai kekekalan numerik pada bahan uji.
Talk adalah bahan yang paling lunak yang digunakan, dengan nilai 1. Bahan yang paling keras, di sisi lain, adalah berlian dengan nilai 10.
Indenter berlian Rockwell digunakan untuk tes kekekalan Mohs modern. Prinsip kerja mesin mirip dengan metode tradisional. Ini melibatkan penggoresan benda uji selama periode yang ditentukan dengan beban yang sesuai.
Tes Scleroscope
Anda dapat menggunakan Scleroscope untuk menentukan kekekalan rebound bahan. Anda dapat melakukan tes ini dengan menghubungkan tabung kaca vertikal berongga ke sebuah stand. Anda kemudian akan melemparkan palu berlian melalui tabung ke atas benda uji. Palu akan memantul, dan ketinggian rebound adalah yang akan Anda ukur dan catat. Bahan dengan kekekalan lebih tinggi akan memiliki rebound yang lebih tinggi sedangkan bahan lunak akan memiliki rebound yang rendah.
Tabel Kekekalan Bahan
Tabel kekekalan bahan adalah salah satu cara termudah untuk menentukan kekekalan beberapa jenis bahan populer. Tabel menyediakan nilai kekekalan dari berbagai bahan ini menggunakan berbagai metode pengukuran. Misalnya, tabel di atas menunjukkan nilai kekekalan logam seperti aluminium dan titanium menggunakan metode pengukuran seperti skala Brinell. Dengan cara ini, Anda tidak perlu mengevaluasi kekekalan bahan baku Anda jika Anda menggunakan salah satu dari daftar tersebut.
Namun, Anda harus memastikan bahwa tabel yang digunakan adalah yang dievaluasi dalam kondisi standar.
Kesimpulan
Penting untuk melakukan tes kekekalan bahan yang tepat jika Anda ingin memilih bahan yang sesuai untuk proyek Anda. Ada berbagai cara untuk menguji kekekalan bahan Anda. Konsultasikan perusahaan ahli untuk saran profesional tentang kekekalan bahan Anda.
Layanan Machining RapidDirect
Ini adalah tempat pencarian Anda berakhir jika Anda sedang mencari perusahaan yang dapat menawarkan layanan machining terpercaya untuk bahan apa pun. Di RapidDirect, kami menganalisis kekekalan bahan Anda secara gratis. Kami adalah perusahaan yang tepat untuk semua layanan machining Anda.
Kami menawarkan pemrosesan logam hemat biaya dan on-demand untuk prototipe volume rendah dan produksi volume tinggi. Dengan hanya mengunggah file CAD Anda dan menentukan persyaratan, kami berjanji untuk memberikan kuotasi hemat biaya terbaik dalam waktu 12 jam, bersama dengan analisis profesional GRATIS tentang kesesuaian desain Anda untuk produksi.
Kami berpengalaman dan siap memberikan saran teknis untuk proyek Anda.
