Penguji Kekerasan Panduan: Penjelasan Metode Rockwell dan Vickers
A penguji kekerasan mengukur ketahanan material terhadap deformasi plastis lokal, biasanya dengan menekan indentor yang mengeras ke permukaan material di bawah beban terkendali dan mengevaluasi kedalaman atau ukuran lekukan yang dihasilkan. Pengujian kekerasan adalah salah satu pemeriksaan kendali mutu yang paling banyak digunakan dalam pengerjaan logam, perlakuan panas, dan rekayasa material, karena kekerasan berkorelasi erat dengan ketahanan aus, kekuatan tarik, dan kemampuan mesin, sehingga memberi produsen cara yang cepat dan sebagian besar tidak merusak untuk memverifikasi bahwa suatu bagian memenuhi spesifikasi materialnya.
Meskipun ada lusinan metode dan skala pengujian kekerasan, Rockwell dan Vickers tetap menjadi dua metode yang paling banyak ditentukan dalam pengaturan industri dan laboratorium, masing-masing disesuaikan dengan jenis material, geometri komponen, dan persyaratan presisi yang berbeda. Panduan ini mencakup cara kerja penguji kekerasan secara umum, cara menggunakan penguji kekerasan Rockwell langkah demi langkah, dan apa yang membedakan mesin penguji kekerasan Vickers dari metode pengujian lainnya.
Cara Kerja Penguji Kekerasan
Setiap alat uji kekerasan, apa pun metodenya, beroperasi dengan prinsip dasar yang sama: terapkan gaya yang diketahui melalui indentor dengan bentuk dan bahan tertentu, lalu ukur deformasi yang dihasilkan untuk mendapatkan nilai kekerasan. Yang membedakan antara metode pengujian adalah geometri indentor, beban yang diterapkan, dan apakah pengukuran didasarkan pada kedalaman lekukan, yang diukur langsung oleh mesin, atau ukuran lekukan, yang diukur secara optik setelah beban dilepas.
Pengujian Rockwell mengukur kedalaman lekukan secara langsung, menggunakan kerucut berlian atau bola baja yang diperkeras tergantung pada skala spesifik yang digunakan, dan menghasilkan pembacaan kekerasan hampir seketika karena mesin menghitung nilai secara otomatis dari perbedaan kedalaman antara penerapan beban kecil dan besar. Sebaliknya, pengujian Vickers dan Brinell mengandalkan pengukuran dimensi fisik lekukan yang tersisa di permukaan material, biasanya di bawah mikroskop atau dengan sistem pengukuran optik terintegrasi, dan menghitung kekerasan dari area lekukan yang diukur.
Memilih alat uji kekerasan dan skala yang tepat untuk material dan aplikasi tertentu bergantung pada beberapa faktor termasuk kisaran kekerasan material yang diharapkan, ketebalan dan permukaan akhir benda uji, dan apakah aplikasi tersebut memerlukan pemeriksaan cepat di lantai produksi atau pengukuran tingkat laboratorium yang tepat. Standar pengujian seperti ASTM E18 untuk Rockwell dan ASTM E92 untuk Vickers menentukan prosedur, beban, dan persyaratan kalibrasi yang tepat yang diharapkan diikuti oleh produsen dan laboratorium untuk mendapatkan hasil yang dapat dilacak dan diulang.
Cara Menggunakan Penguji Kekerasan Rockwell
Penggunaan alat uji kekerasan Rockwell dengan benar dimulai dengan menyiapkan benda uji: permukaan yang diuji harus bersih, rata, dan bebas dari kerak, oksidasi, atau ketidakteraturan permukaan yang dapat mengganggu pembacaan, karena kontaminasi permukaan sekecil apa pun dapat merusak hasil secara signifikan. Benda uji ditempatkan pada landasan mesin, dan indentor yang sesuai, baik kerucut berlian untuk material yang lebih keras atau bola baja untuk material yang lebih lunak, bersama dengan beban spesifik skala yang benar, dipilih berdasarkan jenis material dan kisaran kekerasan yang diharapkan yang sedang diuji.
Proses pengujiannya sendiri mengikuti urutan pembebanan dua langkah: beban kecil pertama-tama diterapkan untuk menempatkan indentor dengan kuat pada permukaan material dan menetapkan titik referensi yang stabil, setelah itu beban besar diterapkan dan ditahan selama waktu tunggu tertentu agar material dapat merespons gaya yang diterapkan sepenuhnya. Setelah beban besar dihilangkan sementara beban kecil tetap ada, mesin mengukur perbedaan kedalaman lekukan antara dua tahap beban, dan perbedaan kedalaman tersebut diubah secara langsung menjadi nilai kekerasan Rockwell yang ditampilkan pada dial penguji atau pembacaan digital.
Untuk mendapatkan hasil yang konsisten dan akurat, operator harus melakukan beberapa pembacaan di berbagai titik pada benda uji daripada mengandalkan pengukuran tunggal, karena ketidakkonsistenan material atau variasi permukaan yang kecil dapat menyebabkan pembacaan individual bervariasi. Memberi jarak titik uji yang cukup jauh untuk menghindari gangguan dari medan tegangan yang disebabkan oleh lekukan yang berdekatan, dan menjaga kalibrasi alat uji melalui verifikasi reguler dengan blok uji bersertifikat, keduanya merupakan praktik penting untuk menghasilkan data kekerasan Rockwell yang andal dari waktu ke waktu.
Mesin Penguji Kekerasan Vickers: Perbedaannya
A Mesin penguji kekerasan Vickers menggunakan indentor berlian berbentuk presisi dalam bentuk piramida berbentuk persegi, ditekan ke permukaan material di bawah beban yang dipilih, dan tidak seperti pengujian Rockwell, nilai kekerasan dihitung dari panjang diagonal lekukan yang ditinggalkan, bukan dari kedalaman lekukan yang diukur selama pengujian itu sendiri. Pendekatan pengukuran optik ini memerlukan mikroskop atau sistem kamera terintegrasi yang mampu mengukur diagonal lekukan dengan presisi tinggi, karena kesalahan pengukuran sekecil apa pun akan menyebabkan ketidakakuratan nilai kekerasan.
Salah satu keunggulan utama pengujian Vickers adalah penerapan rentang kekerasan yang sangat luas dan kemampuannya untuk menguji spektrum material yang luas, dari logam yang sangat lunak hingga material yang sangat keras dan rapuh, menggunakan geometri indentor yang sama secara keseluruhan, tidak demikian halnya dengan pengujian Rockwell, di mana skala yang berbeda memerlukan indentor dan beban yang berbeda untuk rentang kekerasan yang berbeda. Fleksibilitas ini membuat penguji Vickers sangat berharga dalam lingkungan penelitian dan kendali mutu yang menangani berbagai jenis material dan tingkat kekerasan tanpa perlu mengganti konfigurasi peralatan.
Mesin penguji kekerasan Vickers modern semakin banyak menggunakan perangkat lunak pengukuran optik otomatis yang menangkap gambar lekukan dan menghitung pengukuran diagonal serta nilai kekerasan yang dihasilkan secara otomatis, sehingga secara signifikan mengurangi subjektivitas operator yang secara historis merupakan batasan pengukuran berbasis mikroskop manual. Otomatisasi ini telah membuat pengujian Vickers jauh lebih cepat dan konsisten dibandingkan pendekatan pengukuran manual sebelumnya, sekaligus tetap menjaga presisi halus dan penerapan material yang luas sehingga menjadikan pengujian Vickers sebagai metode pilihan untuk pengujian kekerasan mikro pada lapisan tipis, komponen kecil, dan lapisan permukaan yang diperkeras.
Perbandingan metode pengujian kekerasan yang umum berdasarkan jenis indentor, dasar pengukuran, dan aplikasi umum.
