Janka hardness test itu apa sih?

Hardness testing merupakan prosedur penggunaan alat ukur untuk menguji dan mengukur ketahanan terhadap deformasi tekan yang disebabkan oleh lekukan mekanik atau abrasi. Dalam artikel kali ini kita akan membahas secara ringkas tentang metode ukur dalam menentukan kekerasan kayu menurut satuan skala Janka Hardness Testing.

JANKA HARDNESS TEST FUNGSINYA APA?

Kayu keras dapat digunakan dalam berbagai objek, tetapi paling sering terlihat pada furnitur, lantai parket, interior kendaraan mewah, pembuatan kapal yacht mewah atau alat musik karena kepadatannya yang menambah daya tahan, penampilan, dan kinerja. Jenis kayu keras yang berbeda cocok untuk penggunaan akhir atau proses konstruksi yang berbeda. Oleh karena itu, uji kekerasan Janka diciptakan oleh peneliti Amerika kelahiran Austria Gabriel Janka (1864–1932). Satuan ini digunakan untuk mengukur ketahanan sampel kayu terhadap penyok dan keausan. Skala kekerasan ini cara kerjanya mirip dengan cara ukur hardness tester lain. Janka mengukur gaya tekan yang diperlukan dengan mata tekan identer bola baja berdiameter 11,28 milimeter (0,444 in) di permukaan tengah kayu.

Awalnya, Gabriel Janka memang bekerja untuk Lab Hasil Hutan Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA). Dia diminta untuk mengukur kekerasan kayu keras di Amerika Serikat agar industri kayu bisa ditentukan standarnya secara ilmiah. Gabriel Janka kemudian mengamati uji Brinell yang sudah ada sebelumnya dan mengembangkan tes ini yang masih digunakan hingga hari ini (sejak diresmikan oleh American Society for Testing), yang kemudia dibakukan kedalam standar  (ASTM)).

Penggunaan umum peringkat kekerasan Janka memang sangat perlu untuk mempermudah petani kayu dan pengrajin tukang kayu dalam menentukan apakah suatu spesies kayu cocok untuk digunakan sebagai lantai. Untuk lantai kayu keras, pengujian biasanya memerlukan sampel 2 “x 6” dengan ketebalan minimal 6–8mm, dan yang paling umum pengujian yang digunakan berdasarkan standar AmerikaSerikat ASTM D1037. Saat menguji material kayu, bentuk kayu harus dikondisikan terlebih dahulu. Tes uji Janka selalu dilakukan pada kayu dari batang pohon (dikenal sebagai kayu teras) dan sampel standar (menurut ASTM D143) adalah pada kadar air 12% dan bersih dari simpul. 

JANKA HARDNESS TEST BAGAIMANA CARA KERJANYA?

Uji kekerasan ini sifatnya sampling yang merusak permukaaan benda yang diujinya. Hardness testing ini digunakan dalam beragam teknik dan industri untuk menentukan klasifikasi 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.

Kekerasan kayu bervariasi menurut arah serat kayu. Pengujian pada permukaan papan, tegak lurus terhadap serat, disebut sebagai “kekerasan samping”. Pengujian permukaan potongan tunggul disebut pengujian “ujung kekerasan “. Kekerasan samping dapat dibagi lagi menjadi “kekerasan radial” dan “kekerasan tangensial”, meskipun perbedaannya kecil dan sering diabaikan.

Hasilnya dinyatakan dalam berbagai cara, yang dapat menyebabkan kebingungan, terutama bila unit sebenarnya yang digunakan sering tidak dilampirkan. Secara keseluruhan, ukuran yang dihasilkan selalu salah satu gaya. Di Amerika Serikat, pengukurannya dalam pound-force (lbf ) ). Di Swedia dalam kilogram-force (kgf), dan di Australia, baik dalam newton (N) atau kilonewton (kN). Kebingungan ini paling besar ketika hasilnya diperlakukan sebagai satuan, misalnya “660 Janka”.

Hasil uji kekerasan Janka yang ditabulasikan di bawah ini dilakukan sesuai dengan metode pengujian ASTM D 1037-12. Stok kayu yang diuji berkisar dari ketebalan 1 “hingga 2”. Angka kekerasan Janka yang ditabulasi adalah rata-rata. Ada standar deviasi yang terkait dengan masing-masing spesies Faktor lain yang mempengaruhi kinerja lantai: jenis inti untuk lantai rekayasa seperti pinus, HDF, poplar, oak, birch; arah dan ketebalan butir; permukaan keausan lantai atau atas, dll. dimaksudkan untuk membantu orang memahami kayu mana yang lebih keras daripada yang lain.

STANDAR INDUSTRI KEKERASAN KAYU & MATERIAL KOMPOSIT MIRIP KAYU

Hasil pengukuran kekerasan kayu dinyatakan dalam berbagai cara di berbagai negara. Walaupun hal ini dapat menimbulkan kebingungan, terutama karena nama unit sebenarnya yang digunakan sering tidak dilampirkan. Di Industri perkayuan Amerika Serikat yang menganut sistem ukur imperial, pengukurannya dalam satuan pound. Di Swedia dan negara Viking Eropa Utara lainnya, standar industri kekerasan kayu dinyatakan dalam satuan kilogram-force (kgf), dan di Australia, peringkat kekerasan Janka dalam newton (N) atau kilonewton (kN). Terkadang hasilnya diperlakukan sebagai satuan, misalnya, “360 janka.” Berikut ini standar Industri yang digunakan untuk mengukur kekerasan bahan material kayu:

• ASTM D1037-99 (Sekarang 12: 2020) Metode Uji Standar untuk Mengevaluasi Sifat Bahan Serat Kayu dan Panel Partikel.

• ASTM D143-94 (2000) e1 Metode Standar Pengujian Spesimen Kayu Kecil yang Jelas.

• ISO 3350: 1975. Kayu – Penentuan kekerasan statis.

• ISO 3351: 1975. Kayu – Penentuan ketahanan terhadap lekukan benturan.

SKALA JANKA DALAM KLASIFIKASI MATERIAL KAYU

Anda bisa menguji kekerasan permukaan sampel kayu dengan alat ukur Force gauge maupun alat ukur Durometer dan hardness tester Brinell. Awalnya, ukuran kekerasan kayu ini dihasilkan dari variasi uji kekerasan Brinell. Pengujian mengukur gaya yang diperlukan untuk mendorong bola baja dengan diameter 11,28 milimeter (0,444 inci) ke dalam kayu hingga kedalaman setengah diameter bola. (diameter dipilih untuk menghasilkan lingkaran dengan luas 100 milimeter persegi).

Species	Force: pounds-force (newtons)
Australian Buloke	5,060 lbf (22,500 N)
Schinopsis brasiliensis, Quebracho, Barauna, Chamacoco	4,800 lbf (21,000 N)
Schinopsis balansae, Quebracho Colorado, Red Quebracho	4,570 lbf (20,300 N)
Lignum vitae, Guayacan, Pockholz	4,500 lbf (20,000 N)
Piptadenia Macrocarpa, Curupay, Angico Preto, Brazilian Tiger Mahogany	3,840 lbf (17,100 N)
Snakewood, Letterhout, Piratinera Guinensis	3,800 lbf (17,000 N)
Brazilian Olivewood	3,700 lbf (16,000 N)
Brazilian Ebony	3,700 lbf (16,000 N)
Ipê, Brazilian Walnut, Handroanthus lapacho	3,684 lbf (16,390 N)
African Pearwood, Moabi	3,680 lbf (16,400 N)
Grey Ironbark	3,664 lbf (16,300 N)
Bolivian Cherry	3,650 lbf (16,200 N)
Lapacho	3,640 lbf (16,200 N)
Sucupira, Brazilian Chestnut, Tiete Chestnut	3,417 lbf (15,200 N)
Kingwood	3,340 lbf (14,900 N)
Ironwood	3,260 lbf (14,500 N)
Ebony	3,220 lbf (14,300 N)
Massaranduba, Brazilian Redwood, Paraju	3,190 lbf (14,200 N)
Yvyraro	3,040 lbf (13,500 N)
Strand Woven Bamboo	3,000 lbf (13,000 N)
Cocobolo	2,960 lbf (13,200 N)
Bloodwood (Brosimum rubescens)	2,900 lbf (13,000 N)
Boxwood	2,840 lbf (12,600 N)
Red Mahogany, Turpentine	2,697 lbf (12,000 N)
Live Oak	2,680 lbf (11,900 N)
Southern Chestnut	2,670 lbf (11,900 N)
Spotted Gum	2,473 lbf (11,000 N)
Brazilian Cherry, Jatoba	2,350 lbf (10,500 N)
Mesquite	2,345 lbf (10,430 N)
Golden Teak	2,330 lbf (10,400 N)
Guatambú, Kyrandy, Balfourodendron riedelianum	2,240 lbf (10,000 N)
Santos Mahogany, Bocote, Cabreuva, Honduran Rosewood	2,200 lbf (9,800 N)
Pradoo	2,170 lbf (9,700 N)
Brazilian Koa	2,160 lbf (9,600 N)
Brushbox	2,135 lbf (9,500 N)
Osage Orange	2,040 lbf (9,100 N)
Karri	2,030 lbf (9,000 N)
Sydney Blue Gum	2,023 lbf (9,000 N)
Bubinga	1,980 lbf (8,800 N)
Cameron	1,940 lbf (8,600 N)
Tallowwood	1,933 lbf (8,600 N)
Merbau	1,925 lbf (8,560 N)
Amendoim	1,912 lbf (8,500 N)
Jarrah	1,910 lbf (8,500 N)
Purpleheart	1,860 lbf (8,300 N)
Goncalo Alves, Tigerwood	1,850 lbf (8,200 N)
Hickory, Pecan, Satinwood	1,820 lbf (8,100 N)
Afzelia, Doussie, Australian Wormy Chestnut	1,810 lbf (8,100 N)
Castello boxwood	1,810 lbf (8,100 N)
Bangkirai	1,798 lbf (8,000 N)
Rosewood	1,780 lbf (7,900 N)
African Padauk	1,725 lbf (7,670 N)
Blackwood	1,720 lbf (7,700 N)
Merbau	1,712 lbf (7,620 N)
Kempas	1,710 lbf (7,600 N)
Black Locust	1,700 lbf (7,600 N)
Highland Beech	1,686 lbf (7,500 N)
Red Mulberry	1,680 lbf (7,500 N)
Wenge, Red Pine, Hornbeam	1,630 lbf (7,300 N)
Tualang	1,624 lbf (7,220 N)
Zebrawood	1,575 lbf (7,010 N)
True Pine, Timborana	1,570 lbf (7,000 N)
Peroba	1,557 lbf (6,930 N)
Sapele, Sapelli, Kupa’y	1,510 lbf (6,700 N)
Curupixa	1,490 lbf (6,600 N)
Sweet Birch	1,470 lbf (6,500 N)
Hard maple, Sugar Maple	1,450 lbf (6,400 N)
Caribbean Walnut	1,390 lbf (6,200 N)
Kentucky coffeetree	1,390 lbf (6,200 N)
Natural Bamboo (represents one species)	1,380 lbf (6,100 N)
Australian Cypress	1,375 lbf (6,120 N)
White Oak	1,360 lbf (6,000 N)
Tasmanian oak	1,350 lbf (6,000 N)
Ribbon Gum	1,349 lbf (6,000 N)
Ash (White)	1,320 lbf (5,900 N)
American Beech	1,300 lbf (5,800 N)
Red Oak (Northern)	1,290 lbf (5,700 N)
Caribbean Heart Pine	1,280 lbf (5,700 N)
Keruing	1,270 lbf (5,600 N)
Yellow Birch, Iroko	1,260 lbf (5,600 N)
Movingui	1,230 lbf (5,500 N)
Heart pine	1,225 lbf (5,450 N)
Carapa guianensis, Brazilian Mesquite	1,220 lbf (5,400 N)
Larch	1,200 lbf (5,300 N)
Carbonized Bamboo (represents one species)	1,180 lbf (5,200 N)
Teak	1,155 lbf (5,140 N)
Brazilian Eucalyptus, Rose Gum	1,125 lbf (5,000 N)
English Oak	1,120 lbf (5,000 N)
Makore	1,100 lbf (4,900 N)
Siberian Larch	1,100 lbf (4,900 N)
Peruvian Walnut	1,080 lbf (4,800 N)
Boreal	1,023 lbf (4,550 N)
Black Walnut, North American Walnut	1,010 lbf (4,500 N)
Cherry	995 lbf (4,430 N)
Black Cherry, Imbuia	950 lbf (4,200 N)
Red Maple	950 lbf (4,200 N)
Boire	940 lbf (4,200 N)
Paper Birch	910 lbf (4,000 N)
Eastern Red Cedar	900 lbf (4,000 N)
Southern Yellow Pine (Longleaf)	870 lbf (3,900 N)
Lacewood, Leopardwood	840 lbf (3,700 N)
African Mahogany	830 lbf (3,700 N)
Mahogany, Honduran Mahogany	800 lbf (3,600 N)
Parana	780 lbf (3,500 N)
Sycamore	770 lbf (3,400 N)
Box Elder	720 lbf (3,200 N)
Shedua	710 lbf (3,200 N)
Radiata Pine	710 lbf (3,200 N)
Silver Maple	700 lbf (3,100 N)
Southern Yellow Pine (Loblolly and Shortleaf)	690 lbf (3,100 N)
Douglas Fir	660 lbf (2,900 N)
Western Juniper	626 lbf (2,780 N)
Alder (Red)	590 lbf (2,600 N)
Larch	590 lbf (2,600 N)
Chestnut	540 lbf (2,400 N)
Yellow Poplar, Poplar	540 lbf (2,400 N)
Hemlock	500 lbf (2,200 N)
Western White Pine	420 lbf (1,900 N)
Basswood	410 lbf (1,800 N)
Eastern White Pine	380 lbf (1,700 N)
Cuipo	75 lbf (330 N)
Balsa	70 lbf (310 N)
Balsa, softest wood ever measured: single unusual example	22 lbf (98 N)

Mengapa pengujian Kekerasan Material 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. 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 pelanggan membutuhkan sertifikasi dan kepastian tingkat kekerasan material agar bisa menggunakan cutting tool yang tepat dan operasi machining yang presisi sehingga sesuai untuk mengolah kayu 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 tekuk 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 KEKERASAN MATERIAL

Dalam banyak pengujian sifat material, salah satu metode uji adalah dengan menggunakan alat tester Non-destruktif NDT seperti Coating tester dan Thickness gage ultrasonik. Misalnya, pabrik veneer kayu sering mengukur ketebalan dan rambatan berapa lama waktu yang dibutuhkan gelombang suara untuk merambat dari ujung ke ujung pada selembar kertas. veneer; secara sederhana, semakin cepat waktu tempuh, semakin tinggi kepadatan kayu dan oleh karena itu secara umum, semakin besar kekuatannya. Teknik ini digunakan untuk menilai ketebalan guratan dan lapisan veneer untuk produk kayu rekayasa seperti flensa pada balok kayu I yang digunakan untuk balok kayu parket lantai.

Namun, kekerasan merupakan salah satu sifat material di mana kita pada dasarnya langsung mengukur sifat yang diinginkan secara destruktif sampling. Dengan lantai kayu, satu kriteria kinerja penting adalah kemungkinan penyok kayu karena tekanan dari kaki meja dan lemari perabotan rumah maupun beban injakan kaki manusia saat lantai digunakan. Jadi metode pengujian standar pada dasarnya meniru proses itu dengan memasukkan bola logam ke dalam kayu dan kemudian melaporkan gaya yang dibutuhkan. Oleh karena itu, uji kekerasan ini sebenarnya berguna juga untuk menguji 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

Kekerasan kayu biasanya bervariasi dengan arah serat. Jika pengujian dilakukan pada permukaan papan, dengan gaya yang diberikan tegak lurus terhadap serat, pengujian dikatakan sebagai “kekerasan samping”. Kekerasan sisi balok kayu yang diukur ke arah pusat pohon (secara radial), dan pada garis singgung dengan cincin pohon (secara tangensial), biasanya sangat mirip. Pengujian akhir juga terkadang dilakukan (yaitu, pengujian permukaan potongan tunggul akan menjadi pengujian kekerasan ujung). Kekerasan sisi kayu jati, misalnya, berada pada kisaran 3730 hingga 4800 newton, sedangkan kekerasan ujungnya berada pada kisaran 4150 hingga 4500 newton.

Jika Anda berminat untuk membeli perangkat alat uji maupun alat ukur Hardness Tester maupun Force Gauge atau Newton Meter, silakan hubungi kami melalui email : moc.artxelatemobfsctd@selas

Semoga bermanfaat. Wassalam!

---

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

https://www.astm.org/Standards/D1037.htm

Janka Hardness Scale For Wood – Side Hardness Chart of Some Woods

USDA – Wood Handbook – Wood as an Engineering Material

USDA – Janka Hardness Using Nonstandard Specimens