Durometer dan Shore Testing itu apa sih?

Ada beragam jenis material yang memiliki sifat elastis yang digunakan dalam kehidupan kita sehari-hari. Dari produk sol sepatu, material kulit hewan yang digunakan sebagai tali pinggang dan dompet, sendal karet hingga jok dan karet pada komponen kendaraan, material ini juga dikenal dengan istilah Elastomer.

Karena sifatnya yang berbeda dengan benda padatan lain seperti logam, tentunya material yang bersifat elastomer dan kenyal ini membutuhkan alat ukur khusus dan skala ukur yang berbeda pula. Hardness testing dengan metode tekan identer juga merupakan prosedur ukur yang sama untuk menguji dan mengukur ketahanan terhadap deformasi plastis lokal yang disebabkan oleh lekukan mekanik atau abrasi.

APA ITU ELASTOMER?

Padatan seperti karet dengan sifat elastis disebut elastomer. Rantai polimer disatukan dalam material ini oleh ikatan antar molekul yang relatif lemah, yang memungkinkan polimer untuk meregang sebagai respons terhadap tekanan makroskopik. Karet alam, karet neoprene, buna-s dan buna-n adalah contoh elastomer semacam itu.

Elastomer biasanya bersifat termoset (membutuhkan vulkanisasi) tetapi mungkin juga termoplastik (lihat elastomer termoplastik). Polimer ikatan silang rantai panjang selama proses curing, mis., Vulkanisasi. Struktur molekul elastomer dapat dibayangkan sebagai struktur yang kenyal seperti ‘spageti dan bakso’, dengan bakso menandakan ikatan silang. Elastisitas diperoleh dari kemampuan rantai panjang untuk mengkonfigurasi ulang diri mereka sendiri untuk mendistribusikan tegangan yang diberikan. Hubungan silang kovalen memastikan bahwa elastomer akan kembali ke konfigurasi aslinya ketika tegangan dihilangkan. Sebagai hasil dari fleksibilitas yang ekstrem ini, elastomer dapat memanjang secara terbalik dari 5-700%, tergantung pada bahan spesifik. Tanpa hubungan silang atau dengan rantai pendek yang tidak dikonfigurasikan dengan mudah, tegangan yang diterapkan akan menghasilkan deformasi permanen.

DUROMETER ITU APA?

Shore durometer merupakan alat untuk mengukur kekerasan suatu bahan, biasanya dari polimer, elastomer, dan karet. Durometer, seperti banyak tes kekerasan lainnya, mengukur kedalaman lekukan dalam materi yang dibuat oleh gaya yang diberikan pada kaki presser standar. Kedalaman ini tergantung pada kekerasan bahan, sifat viskoelastiknya, bentuk kaki pengepres, dan durasi pengujian.

Skala Shore pada Durometer didefinisikan oleh Albert Ferdinand Shore, yang mengembangkan perangkat yang cocok untuk mengukur kekerasan pada 1920-an. Itu bukan tester kekerasan pertama atau yang pertama disebut durometer (ISV duro- dan-meter; dibuktikan sejak abad ke-19), tetapi hari ini nama itu biasanya merujuk pada kekerasan Shore; seperti skala ukur untuk kekerasan material padatan logam yaitu Rockwell.

STANDAR DUROMETER ITU APA?

Tentunya material elastomer harus memiliki standar industri. Misalnya standar durometer dari Amerika serikat ASTM D2240 memungkinkan pengukuran kekerasan awal, atau kekerasan lekukan setelah periode waktu tertentu. Tes dasar membutuhkan penerapan gaya secara konsisten, tanpa goncangan, dan mengukur kekerasan (kedalaman lekukan). Jika kekerasan waktunya diinginkan, gaya diterapkan untuk waktu yang diperlukan dan kemudian membaca. Bahan yang diuji harus tebalnya minimal 6 mm (0,25 inci).

Angka yang lebih tinggi pada skala menunjukkan resistensi yang lebih besar terhadap lekukan dan material yang lebih sulit. Angka yang lebih rendah menunjukkan daya tahan yang lebih rendah dan material yang lebih lembut.

Istilah ini juga digunakan untuk menggambarkan peringkat material pada skala, seperti pada objek yang memiliki “‘ Shore durometer ’dari 90.”

Standar ASTM D2240 mengenali dua belas skala durometer yang berbeda menggunakan kombinasi gaya pegas tertentu dan konfigurasi indentor. Timbangan ini secara tepat disebut sebagai tipe durometer; yaitu, tipe durometer secara khusus dirancang untuk menentukan skala tertentu, dan skala tersebut tidak ada secara terpisah dari durometer. Tabel di bawah ini memberikan perincian untuk masing-masing jenis ini, dengan pengecualian Tipe R

Durometer type	Configuration	Diameter	Extension	Spring force[6]
A	35° truncated cone (frustum)	1.40 mm (0.055 in)	2.54 mm (0.100 in)	8.05 N (821 gf)
B	30° cone	1.40 mm (0.055 in)	2.54 mm (0.100 in)	8.05 N (821 gf)
C	35° truncated cone (frustum)	1.40 mm (0.055 in)	2.54 mm (0.100 in)	44.45 N (4,533 gf)
D	30° cone	1.40 mm (0.055 in)	2.54 mm (0.100 in)	44.45 N (4,533 gf)
E	2.5 mm (0.098 in) spherical radius	4.50 mm (0.177 in)	2.54 mm (0.100 in)	8.05 N (821 gf)
M	30° cone	0.79 mm (0.031 in)	1.25 mm (0.049 in)	0.765 N (78.0 gf)
O	1.20 mm (0.047 in) spherical radius	2.40 mm (0.094 in)	2.54 mm (0.100 in)	8.05 N (821 gf)
OO	1.20 mm (0.047 in) spherical radius	2.40 mm (0.094 in)	2.54 mm (0.100 in)	1.111 N (113.3 gf)
DO	1.20 mm (0.047 in) spherical radius	2.40 mm (0.094 in)	2.54 mm (0.100 in)	44.45 N (4,533 gf)
OOO	6.35 mm (0.250 in) spherical radius	10.7–11.6 mm (0.42–0.46 in)	2.54 mm (0.100 in)	1.111 N (113.3 gf)
OOO-S	10.7 mm (0.42 in) radius disk	11.9 mm (0.47 in)	5.0 mm (0.20 in)	1.932 N (197.0 gf)

BAGAIMANA CARA KERJA DUROMETER?

Uji kekerasan lekukan pada material yang bersifat elastis ini dikenal juga dengan nama Durometer, sedangkan satuan ukuran kekerasannya dikenal dengan naman Shore level. Durometer digunakan dalam teknik material maupun laboratorium kualitas untuk menentukan kekerasan suatu material terhadap deformasi. Ada beberapa tes seperti itu, di mana bahan diperiksa dan ditekan dengan mata tombak indenter sampai penyok dan lekukan terbentuk; tes ini dapat dilakukan pada skala makroskopis atau mikroskopis dengan seperangkat alat uji dan skala satuan yang berbeda pula.

Pengujian kekerasan material memang diterapkan dibidang kerja yang luas. Banyak teknisi QC maupun pedagang material masih belum memahami perbedaan antara tingkat Kekakuan material dengan daya kekerasan material tersebut. Hal ini memang wajar karena justru beberapa bahan material ada yang lebih kaku dari batu intan (mis. Osmium) tetapi tidak lebih keras, dan cenderung mengalami spalling dan mengelupas pada kebiasaan skamose atau asikular. 

Mengapa pengujian Kekerasan Shore Durometer itu perlu dilakukan?

• Tingkat kekerasan (Hardness) maupun daya tahan material merupakan satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Sehingga peneliti bisa mengetahui fungsi dan daya tahan material tersebut. Misalnya, kekerasan karet pada kaki meja dan kursi harus mampu bertahan ditekan oleh kayu ataupun besi kaki meja, tingkat kekerasannya tentu berbeda dengan keekrasan pada ban sepeda. Oleh sebab itu, tingkat daya tahan dari material haruslah diuji sebelum dijual ke industri.

• Meneliti dan meriset produk kompetitor atau reverse engineering.

• Sebagai tindakan preventive maintenance, terutama pada konstruksi dan arsitektur yang digunakan sebagai fasilitas umum.

• Hal ini dilakukan buyer maupun surveyor dan investor maupun pedagang besi tua untuk mengetahui umur ekonomis dari suatu material maupun salvage value dari barang tersebut.

• Produsen dan pekerja metalworking membutuhkan sertifikasi dan kepastian tingkat kekerasan material plastik maupun karet yang digunakan sebagai kemasan makanan atau produk lain sehingga sesuai untuk mengolah material tersebut.

• Terhindar dari pedagang material yang tidak memiliki kejujuran dan integritas dalam menyatakan kualitas dari material yang dijualnya.

• Mengetes material agar menunjukkan plastisitas — kemampuan untuk mengubah bentuk secara permanen sebagai respons terhadap gaya, tetapi tetap utuh. Kekuatan luluh adalah titik di mana deformasi elastis memberi jalan bagi deformasi plastis. Deformasi dalam kisaran plastik adalah non-linear dan digambarkan oleh kurva tegangan-regangan. Respons ini menghasilkan sifat goresan dan lekukan yang teramati, seperti yang dijelaskan dan diukur dalam ilmu material. Beberapa bahan menunjukkan elastisitas dan viskositas ketika mengalami deformasi plastik; ini disebut visko-elastisitas.

PENGETESAN PROPERTIES MATERIAL

Dalam ilmu material mekanika padat, bahan baku solid umumnya memiliki tiga respons terhadap gaya, tergantung pada jumlah gaya dan jenis bahan:

• Mengetes menunjukkan elastisitas — kemampuan untuk sementara mengubah bentuk, tetapi kembali ke bentuk semula ketika tekanan dilepas. “Kekerasan” dalam rentang elastis — perubahan sementara kecil dalam bentuk untuk gaya yang diberikan – dikenal sebagai kekakuan pada kasus objek tertentu, atau modulus elastisitas tinggi dalam kasus material. Mengetes kemampuan untuk dipecah menjadi dua bagian atau lebih. Kekuatan pamungkas adalah ukuran rekayasa beban maksimum yang dapat ditahan oleh sebagian material dan geometri tertentu.

• Kerapuhan, dalam penggunaan teknis, adalah kecenderungan bahan untuk retak dengan sangat sedikit atau tidak ada deformasi penyok yang terdeteksi sebelumnya. Jadi secara teknis, suatu material bisa rapuh dan kuat. Dalam penggunaan sehari-hari “kerapuhan” biasanya mengacu pada kecenderungan untuk patah di bawah sejumlah kecil kekuatan, yang menunjukkan kerapuhan dan kurangnya kekuatan (dalam arti teknis). Untuk bahan yang rapuh sempurna, kekuatan luluh dan kekuatan pamungkas adalah sama, karena mereka tidak mengalami deformasi plastis yang terdeteksi. Kebalikan dari kerapuhan adalah keuletan.

• Ketangguhan material adalah jumlah energi maksimum yang dapat diserapnya sebelum patah, yang berbeda dari jumlah gaya yang dapat diterapkan. Ketangguhan cenderung kecil untuk bahan rapuh karena deformasi elastis dan plastik memungkinkan bahan menyerap energi dalam jumlah besar.

KESIMPULAN 

Jika Anda berminat untuk membeli perangkat alat uji maupun alat ukur Hardness Tester silakan hubungi kami melalui chat online yang ada di pojok kanan bawah website ini atau melalui email : moc.artxelatemobfsctd@selas

Semoga bermanfaat. Wassalam!

---

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