Brinell material hardness tester itu apa?

Alat pengujian Hardness Tester merupakan alat ukur kekerasan daya tahan material yang umum digunakan di lab quality control maupun di lab testing workshop. Dari sekian banyak pengujian yang dipergunakan, karena dapat dilaksanakan pada objek uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi. Hardness (kekerasan) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Dalam artikel kali ini kita bahas secara ringkas, hal apa saja yang anda perlu perhatikan saat menguji material dengan metode Brinell.

HARDNESS TESTING ITU APA?

Dalam industri manufaktur tentu ada kualitas kekerasan material tertentu yang ingin diwujudkan. Misalnya; kekerasan permukaan pelat baja yang dibutuhkan oleh Armor tank dan kendaraan militer memiliki standar ketahanan terhadap daya tembus peluru, tentu material ini berbeda dengan material panci yang digunakan untuk menggoreng masakan. Selain itu, daya tahan material juga dipengaruhi oleh struktur mikro yang terbentuk dari proses pembuatannya. Oleh karena sistem casting dan forging memiliki toleransi kekerasan yang bervariatif tergantung dari proses pengolahan pelat tersebut.

Daya tahan kekerasan material pada intinya merupakan karakteristik material, bukan properti fisik fundamental. Kekerasan material atau Hardness value Ini didefinisikan sebagai ketahanan terhadap lekukan, dan ditentukan dengan mengukur kedalaman permanen lekukan setelah ditekan indeter. Sederhananya, saat menggunakan gaya tetap (beban) dan indentor tertentu, semakin kecil lekukannya, semakin keras materialnya. Nilai kekerasan lekukan diperoleh dengan mengukur kedalaman atau luas lekukan menggunakan salah satu dari lebih dari 12 metode uji yang berbeda.

BRINEEL HARDNESS TESTER ITU APA?

Uji kekerasan material metode Brinell awalnya dikembangkan oleh insinyur asal Swedia Pak Johan August Brinell pada tahun 1900. Pada era itu uji material ala Brinell ini adalah uji kekerasan standar pertama yang digunakan secara luas dan terstandarisasi dalam bidang teknik dan metalurgi. Ukuran lekukan yang besar dan kemungkinan kerusakan pada benda uji membatasi kegunaannya. Namun, ini juga memiliki fitur yang berguna bahwa nilai kekerasan dibagi dua memberikan perkiraan UTS dalam ksi untuk baja. Fitur ini berkontribusi pada adopsi awal melalui uji kekerasan yang muncul kemudian seperti Rockwell dan lainnya.

Metode uji kekerasan Brinell yang digunakan untuk menentukan kekerasan Brinell, didefinisikan dalam ASTM E10. Paling sering digunakan untuk menguji bahan yang memiliki struktur yang terlalu kasar atau yang memiliki permukaan yang terlalu kasar untuk diuji menggunakan metode pengujian lain, misalnya, coran dan tempa. Pengujian Brinell sering menggunakan beban uji yang sangat tinggi (3000 kgf) dan indentor berdiameter 10mm sehingga lekukan yang dihasilkan rata-rata dari sebagian besar ketidakkonsistenan permukaan dan bawah permukaan.

BRINELL TESTER FUNGSINYA APA?

Instrumen mekanis dan optik scope metode Brinell indentation measuring system memang menawarkan akurasi dalam mengukur ketangguhan suatu material dan jumlah maksimum energi yang dapat diserapnya sebelum penyok maupun patah berlubang. Hardness tester ini tersedia dengan pengaturan operasi beban identer secara manual (dengan total gaya uji dipilih) dan penanganan gaya uji pendahuluan. 

Dalam uji kekerasan Brinell, metode optik, ukuran lekukan yang ditinggalkan oleh indentor diukur. Berbeda dengan metode Vickers optik, yang melibatkan indentor berbentuk piramida yang ditekan ke dalam spesimen, metode Brinell menggunakan indentor bola.

Semakin besar lekukan yang tertinggal di permukaan benda kerja (spesimen) oleh indentor Brinell dengan diameter bola yang ditentukan dan gaya uji yang ditentukan, semakin lunak bahan yang diuji. Untuk menentukan kekerasan Brinell (HBW) menurut ISO 6506, indentor bulat, logam keras (tungsten karbida) ditekan ke dalam spesimen (benda kerja) dengan beban uji yang ditentukan (antara 1 kgf dan 3000 kgf).

Hasil kekerasan Brinell (HBW) dari hasil bagi gaya uji yang diterapkan (F dalam newton (N)) dan luas permukaan indentasi sisa pada spesimen (proyeksi indentasi) setelah menarik gaya uji (lihat rumus di bawah ini) ). Untuk menghitung luas permukaan lekukan bola sisa, digunakan rata-rata aritmatika (d) dari dua diagonal tegak lurus (d1 dan d2 dalam mm), karena luas alas lekukan Brinell seringkali tidak persis bulat.

RUMUS UKUR BRINELL APA?

Karena uji material dengan metode Brinell mengandalkan besaran dan persebaran diameter tekan identer, tentu dalam praktiknya, rumus tidak dihitung untuk setiap pengujian untuk menentukan nilai kekerasan. Sebagai alternatif, nilai kekerasan dapat dibaca dari tabel atau perangkat lunak uji yang diprogram khusus, yang menunjukkan nilai kekerasan untuk semua diameter bola standar dan beban uji sebagai fungsi dari diameter indentasi rata-rata (d). Setelah diameter lekukan rata-rata diukur, Angka Kekerasan Brinell (BHN atau HBW) dapat dihitung menggunakan rumus uji kekerasan Brinell berikut;

Gaya uji harus dipilih sedemikian rupa sehingga diameter lekukan rata-rata (d) antara 0,24 D dan 0,6 D. Untuk memenuhi batasan ini, gaya uji harus dikoordinasikan dengan diameter bola. Ini menghasilkan indeks diameter-gaya yang berbeda (juga disebut sebagai tingkat pemuatan atau faktor beban) dalam metode Brinell, di mana hasil bagi gaya uji dan kuadrat diameter bola dijaga konstan: B = 0,102 * F / D2. Lima indeks diameter-gaya yang umum adalah 1, 2.5, 5, 10 dan 30. Pengujian material dengan diameter bola dan gaya uji yang berbeda harus dilakukan dalam indeks diameter-gaya yang sama untuk mencapai hasil pengujian yang sebanding 

Diameter bola harus dipilih sedemikian rupa sehingga lekukan mencakup area benda kerja seluas mungkin – mewakili spesimen. Menurut standar (ISO 6506), beban uji harus dinaikkan ke nilai akhirnya dalam waktu minimum dua hingga maksimum delapan detik. Umumnya, waktu tunggu untuk beban uji adalah sepuluh hingga 15 detik. Jika waktu tunggu lebih lama, durasi dalam detik juga harus ditentukan dalam nilai kekerasan, misalnya: 210 HBW 5/250/30 (waktu tunggu 30 detik).

PERBANDINGAN NILAI BRINELL PADA TIPE IDENTER DAN JENIS MATERIAL 

Hardness symbol	Diameter of Indenter mm	F/D2	Test force N/kgf
HBW 10/3000	10	30	29420(3000)
HBW 10/1500	10	15	14710(1500)
HBW 10/1000	10	10	9807(1000)

BRINELL HARDNESS NUMBER BEBERAPA JENIS MATERIAL

Material	Hardness
Softwood (kayu pinus)	1.6 HBS 10/100
Hardwood	2.6–7.0 HBS 10/100
Lead	5.0 HB (timbal murni; timbal paduan biasanya dapat berkisar dari 5.0 HB hingga nilai yang melebihi 22.0 HB)
Pure Aluminium	15 HB
Copper	35 HB
Hardened AW-6060 Aluminium	75 HB
Mild steel	120 HB
18–8 (304) stainless steel annealed	200 HB[3]
Hardox wear plate	400-700 HB
Hardened tool steel	600–900 HB (HBW 10/3000)
Glass	1550 HB
Rhenium diboride	4600 HB
Catatan: Kondisi pengujian standar kecuali dinyatakan lain

STANDAR RESMI INDUSTRI NILAI BRINELL KEKERASAN MATERIAL

Bidang interdisipliner ilmu material, juga biasa disebut ilmu dan teknik material yang mencakup desain dan penemuan material baru, khususnya material padat. Asal usul intelektual ilmu material ini memang berasal dari Pencerahan ketika para peneliti mulai menggunakan pemikiran analitis dari kimia, fisika, dan teknik untuk memahami pengamatan fenomenologis kuno dalam metalurgi dan mineralogi. Namun tentu saja tiap peneliti memiliki standar pemahaman sendiri yang mengatur barang hasil produksinya dipasaran dan kawasan untuk kegunaan tertentu. Standar baku Brinell ini juga mengacu pada lisensi standar ini agar mendapatkan sertifikasi resmi dan ijin dagang.

International (ISO) dan European (CEN) Standard

• • “EN ISO 6506-1:2014: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 1: test method”.

  • “EN ISO 6506-2:2017: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 2: verification and calibration of testing machine”.

  • “EN ISO 6506-3:2014: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 3: calibration of reference blocks”.

  • “EN ISO 6506-4:2014: Metallic materials – Brinell hardness test – Part 4: Table of hardness values”.

• JAPAN Standard JIS Z 2243

• US standard (ASTM International)

  • “ASTM E10-14: Standard method for Brinell hardness of metallic materials”.

KESIMPULAN

Pada umumnya, alat uji Brinell memang lebih mahal harganya karena memiliki fitur mikroskop. Memang yang biasa tersedia diberbagai workshop dan bengkel uji material itu memiliki skala Rockwell. Hardness tester tipe digital biasanya sudah memiliki fitur konversi skala Rockwell tersebut ke satuan Brinell. Jika Anda berminat untuk membeli Hardness Tester silakan hubungi kami melalui chat online yang ada di pojok kanan bawah website ini atau melalui email : sales@metalextra.com

Semoga bermanfaat. Wassalam!

---

Sumber: Tim Kreatif Metalextra.com, Tulisan ini merupakan opini Pribadi di media milik sendiri.

Awalnya dipublikasikan pada9 January 2020 @ 7:30 PM