Cara Mengukur Kekerasan Plastik: Metode, Skala, dan Peralatan Pengujian
Cara mengukur kekerasan plastik - Salah satu alasan utama untuk mengukur kekerasan plastik adalah untuk mengklasifikasikan produk jadi berdasarkan kualitas, terutama yang langsung sampai ke tangan konsumen. Kekerasan plastik sering kali menjadi tanda apakah plastik tersebut layak untuk penggunaan sehari-hari atau cenderung rusak karena tekanan.
Oleh karena itu, produsen mengandalkan data kekerasan tidak hanya untuk kepatuhan, tetapi juga untuk membuat keputusan yang jelas dalam pemilihan material dan validasi produk.
Dalam artikel ini, Qualitest memandu Anda melalui cakupan penuh pengujian kekerasan plastik. Kami akan menjelaskan apa sebenarnya kekerasan plastik, mengeksplorasi metode pengujian yang paling banyak digunakan, dan memandu Anda langkah demi langkah melalui proses pengukuran.
Anda juga akan menemukan perbandingan skala kekerasan yang bermanfaat, ikhtisar instrumen pengujian tepercaya, dan uraian kesalahan pengujian yang umum. Mari kita bahas penjelasannya di bawah ini.
Apa itu Kekerasan Plastik?
Berbagai jenis plastik bereaksi secara berbeda terhadap tekanan. Termoplastik, akrilik, polistirena, dan komposit seperti Formica semuanya menunjukkan perilaku kekerasan yang unik.
Secara praktis, kekerasan plastik mengacu pada ketahanan material terhadap lekukan atau deformasi permukaan saat gaya diterapkan. Ini adalah salah satu cara paling mudah untuk menilai seberapa baik plastik akan bertahan.
Bagi produsen, memahami cara mengukur kekerasan plastik sering digunakan untuk mengontrol kualitas komponen cetakan, lembaran, atau komponen yang dirancang untuk penggunaan di dunia nyata. Apakah permukaannya akan mudah tergores? Apakah akan berubah bentuk jika ditekan?
Akibatnya, kekerasan menjadi titik pemeriksaan utama dalam pemilihan material dan pengendalian kualitas produksi, terutama untuk produk yang diperkirakan akan mengalami kontak, penanganan, atau paparan lingkungan berulang.
Metode Umum untuk Mengukur Kekerasan Plastik
Saat mengevaluasi komponen plastik, pilihan metode pengujian kekerasan harus dipertimbangkan berdasarkan struktur material dan cara penggunaannya. Berikut ini adalah beberapa metode umum untuk mengukur kekerasan plastik dalam industri:
1. Uji Kekerasan Rockwell
Dalam metode ini, proses dimulai dengan beban awal yang kecil untuk menempatkan indenter, diikuti oleh beban yang lebih berat. Setelah menghilangkan gaya utama tetapi mempertahankan beban awal, kedalaman indentasi dicatat.
Untuk menjawab cara mengukur kekerasan plastik, skala seperti Rockwell M, R, dan E umumnya diterapkan, tergantung pada kekakuan material.
2. Uji Kekerasan Pantai
Metode ini banyak digunakan untuk plastik yang lebih lunak dan sedang untuk memberikan hasil yang cepat dan dapat diandalkan. Metode ini melibatkan jarum atau peniti berpegas yang ditekan ke permukaan plastik.
Kedalaman penetrasi berkorelasi langsung dengan kekerasan material. Shore A biasanya digunakan untuk material yang lebih lunak dan lebih elastis, sedangkan Shore D berlaku untuk plastik yang lebih keras. Shore ini sering menjadi pilihan utama untuk pemeriksaan kualitas di jalur produksi.
3. Uji Kekerasan Vickers
Pengujian Vickers kurang umum untuk plastik tetapi sangat presisi bila diperlukan detail yang halus, terutama di lingkungan laboratorium. Pengujian ini menggunakan penekan berbentuk berlian dan mengukur panjang diagonal lekukan di bawah mikroskop.
Namun, karena metode ini bekerja pada berbagai macam beban, Vickers lebih cocok untuk bagian tipis atau sampel kecil yang pengujian lainnya mungkin tidak berhasil. Hasil metode ini dinyatakan dalam HV (Kekerasan Vickers) atau DPH (Kekerasan Piramida Berlian).
Langkah demi Langkah: Cara Mengukur Kekerasan Plastik
Cara yang tepat untuk mengukur kekerasan plastik bergantung pada dua hal: jenis plastik dan bagaimana kinerjanya. Polimer fleksibel kelas konsumen dan plastik rekayasa berkinerja tinggi tidak termasuk dalam pengaturan pengujian yang sama.
Berikut ini adalah rincian praktis dari proses yang biasanya bekerja di lantai produksi:
1. Mulailah dengan Tes yang Tepat untuk Materi
Cara mengukur kekerasan plastik - Untuk plastik yang lebih lunak, seperti elastomer termoplastik, PVC fleksibel, atau silikon, Shore A adalah pilihan standar. Alat ini memberikan hasil cepat tentang seberapa besar permukaan menyerah terhadap tekanan, yang berguna untuk barang-barang konsumen, segel, atau bahan alas kaki.
Jika Anda bekerja dengan sesuatu yang lebih kaku, misalnya ABS, nilon, atau polipropilena yang diisi, maka Shore D atau Rockwell mungkin lebih cocok. Rockwell khususnya berguna untuk plastik semi-kaku atau kaku yang ketahanan permukaannya penting, seperti pada roda gigi atau rumah peralatan.
Lalu ada pengujian Vickers, yang memerlukan pemeriksaan lebih rinci. Pengujian ini sering digunakan dalam penelitian atau aplikasi presisi tinggi, terutama untuk plastik rekayasa seperti PEEK atau polisulfon. Jika Anda berurusan dengan penampang tipis atau campuran komposit yang memerlukan pemeriksaan mikroskopis, ini adalah pilihan yang tepat.
2. Siapkan Sampel dengan Benar
Setelah Anda memilih metode, pastikan sampel sudah siap. Sampel harus bersih, rata, dan cukup tebal untuk memberikan hasil pembacaan yang akurat.
- Untuk pengujian Pantai, targetkan ketebalan minimal 4 mm.
- Rockwell biasanya membutuhkan sekitar 6 mm, karena lekukan yang lebih dalam membutuhkan lebih banyak material untuk menyerap beban.
- Vickers, di sisi lain, dapat menangani potongan yang lebih tipis, tetapi permukaannya harus dipoles dengan baik—terutama jika Anda mengukur di bawah mikroskop.
Perhatikan juga tempat pengujian. Jauhi tepian, garis las, atau area mana pun yang mungkin memiliki tegangan sisa atau kepadatan yang tidak konsisten.
3. Pastikan Peralatan Anda Dikalibrasi
Sebelum mengukur kekerasan plastik, pastikan durometer atau alat uji kekerasan Anda dikalibrasi dengan benar. Gunakan blok referensi yang sesuai dengan kisaran kekerasan yang Anda harapkan.
Misalnya, jika Anda mengukur komponen Shore D, jangan mengandalkan blok Shore A untuk mengkalibrasi perangkat Anda, karena hal itu akan mengacaukan garis dasar Anda. Demikian pula, penguji Rockwell dan Vickers memerlukan penyok, beban, dan waktu tunda tertentu, tergantung pada material dan skala yang digunakan.
Pastikan semuanya selaras dengan standar yang tepat (seperti ASTM D785 untuk Rockwell, ISO 868 untuk Shore, atau ASTM E384 untuk Vickers).
4. Lakukan Tes
Sekarang, lakukan pengujian tergantung pada metode yang Anda gunakan:
- Shore Durometer (Tipe A atau D): Tekan perangkat dengan lembut namun kuat ke permukaan, pastikan penekan sepenuhnya bersentuhan. Pegang dengan stabil dan baca nilainya setelah satu detik. Cepat dan umum digunakan dalam pemeriksaan QC selama produksi.
- Rockwell (Skala M, R, atau E): Amankan sampel, berikan beban awal, lalu tingkatkan hingga beban penuh. Setelah menahan selama beberapa detik, lepaskan beban utama dan baca kedalaman penetrasi saat beban awal masih diberikan. Ini memberi Anda gambaran yang jelas tentang seberapa kaku atau tahan penyok plastik tersebut.
- Vickers (HV atau DPH): Letakkan indenter berlian, berikan beban yang tepat, dan tahan selama waktu yang ditentukan. Setelah melepaskan beban, ukur panjang diagonal indentasi di bawah mikroskop. Ini tidak secepat yang lain, tetapi sangat akurat—terutama untuk analisis kegagalan terperinci atau komponen cetakan tipis.
5. Catat dan Ulangi untuk Keandalan
Jangan mengandalkan satu hasil pembacaan. Uji beberapa titik di seluruh bagian, terutama jika bagian tersebut dicetak atau diekstrusi, karena kekerasan dapat bervariasi tergantung pada laju pendinginan dan ketebalan dinding.
Kemudian, rata-ratakan nilai-nilai tersebut dan pastikan untuk mendokumentasikan semua kondisi pengujian, seperti beban, waktu, suhu, dan skala kekerasan yang digunakan. Rincian ini penting saat Anda membandingkan hasil di seluruh batch atau memecahkan masalah produksi.
Tabel Perbandingan Skala Kekerasan Plastik
Pengujian kekerasan pantai (juga dikenal sebagai pengujian durometer) sangat praktis untuk menilai plastik dan elastomer karena kesederhanaan dan fleksibilitasnya.
Berikut ini adalah tinjauan lebih dekat pada berbagai jenis skala Shore yang digunakan dalam cara mengukur kekerasan plastik, dan bagaimana masing-masing skala disesuaikan dengan karakteristik material tertentu.
1. Pantai A
Meskipun secara tradisional digunakan untuk karet yang lebih lunak, Shore A juga cocok untuk plastik fleksibel seperti poliakrilik dan termoset lunak. Anda akan sering melihat skala ini digunakan untuk mengevaluasi segel plastik lunak, konektor fleksibel, atau lapisan polimer.
Plastik dalam kisaran 20–90 A biasanya akan terasa lentur tetapi masih mempertahankan bentuknya.
2. Pantai B
Skala ini menangani elastomer termoplastik (TPE) yang cukup keras dan komposit plastik berserat. Bahan-bahan seperti TPE dengan tingkat kekerasan lebih tinggi yang digunakan dalam elektronik konsumen, atau bahan kemasan semi-kaku, sering kali termasuk dalam kisaran ini jika melampaui batasan Shore A tetapi tidak cukup kaku untuk skala D.
3. Pantai C
Shore C digunakan untuk termoplastik medium-keras dan elastomer termoplastik—jenis yang sering ditemukan dalam komponen industri atau trim otomotif. Pikirkan bahan seperti poliuretan kelas menengah atau campuran polietilena yang terlalu kaku untuk Skala B tetapi tidak cukup di wilayah Shore D.
4. Pantai D
Jika Anda menguji plastik yang lebih keras dan termoplastik yang kaku, Shore D adalah pilihan yang tepat. Ini termasuk bahan-bahan seperti polikarbonat (PC), nilon yang diisi kaca (PA GF), akrilonitril butadiena stirena (ABS), dan polistirena berdampak tinggi (HIPS).
Ini adalah jenis plastik yang digunakan dalam berbagai hal, mulai dari rangka struktural dan penutup hingga roda gigi dan komponen mekanis. Apa pun yang lebih keras dari 90 A biasanya memenuhi syarat untuk pengujian Shore D.
5. Pantai DO
Skala ini kadang-kadang digunakan untuk elastomer termoplastik padat yang terlalu kaku untuk Shore C tetapi masih belum cukup kaku untuk aplikasi skala D penuh. Meskipun tidak umum dalam pengujian plastik sehari-hari, Anda mungkin menemukan DO dalam aplikasi khusus seperti jaket kabel termoplastik yang dikemas rapat.
6. Pantai M
Shore M sangat berguna saat Anda bekerja dengan komponen elastomer termoplastik yang halus seperti konektor mikro-cetakan atau komponen sirkuit fleksibel. Material ini dapat berubah bentuk di bawah tekanan durometer yang lebih berat, sehingga M lebih pas.
7. Pantai O
Beberapa termoplastik yang sangat lunak dan TPE berdurometer rendah—yang digunakan dalam bantalan atau kemasan fleksibel—termasuk dalam Shore O. Skala ini memastikan pembacaan yang akurat untuk bahan yang terlalu lunak untuk diuji pada Shore A atau B.
8. Pantai OO
Meskipun paling umum digunakan untuk spons dan busa, Shore OO juga berlaku untuk termoplastik yang sangat lunak yang ditemukan dalam perangkat medis khusus, kemasan konsumen yang lembut saat disentuh, atau kulit prototipe.
Peralatan yang Direkomendasikan untuk Mengukur Kekerasan Plastik
Cara mengukur kekerasan plastik - Pemilihan peralatan yang tepat untuk mengukur kekerasan plastik bergantung pada karakteristik material dan tingkat presisi yang dibutuhkan. Berikut ini adalah tiga instrumen yang umum digunakan, masing-masing dengan kelebihannya sendiri tergantung pada aplikasinya:
1. Mesin Uji Kekerasan Rockwell
Jika Anda bekerja dengan plastik keras dan kaku, terutama yang diperkuat dengan pengisi atau serat kaca, Rockwell Hardness Tester adalah pilihan yang tepat. Alat ini menggunakan bola baja atau penekan berbentuk kerucut dan menerapkan beban tertentu untuk menentukan ketahanan terhadap deformasi. Mesin ini sangat membantu jika Anda membandingkan kekerasan berbagai termoplastik dalam kondisi standar.
Paling baik digunakan untuk: Komponen plastik berkekerasan tinggi, komponen otomotif, atau material polimer struktural yang ketahanan terhadap lekukannya penting.
Temukan Alat Penguji Kekerasan Rockwell yang sesuai dengan kebutuhan Anda di sini.
2. Mesin Uji Kekerasan Vickers
Butuh pembacaan yang sangat presisi pada sampel plastik kecil atau lapisan tipis? Alat uji Vickers mungkin bisa menjadi pilihan Anda. Peralatan ini menggunakan penekan berbentuk berlian dan biasanya digunakan pada beban yang lebih ringan, sehingga sangat cocok untuk pengujian kekerasan mikro.
Paling baik digunakan untuk: Penelitian berbasis laboratorium pada komposit polimer, pelapis, atau bahan plastik berlapis-lapis.
Jelajahi rangkaian Alat Penguji Kekerasan Vickers kami di sini.
3. Shore Durometer (untuk Skala Shore A/D)
Untuk plastik yang lebih lunak seperti termoplastik karet atau poliuretan fleksibel, pengujian kekerasan Shore merupakan metode yang paling mudah digunakan. Durometer genggam menekan indentor bermuatan pegas yang dikalibrasi ke permukaan, memberikan pembacaan cepat dari 0 hingga 100.
Paling baik digunakan untuk: Bagian plastik sentuhan lembut, gasket, elastomer, atau bahan kemasan fleksibel.
Temukan Shore Durometer yang tepat untuk aplikasi Anda di sini.
Kesalahan Umum yang Harus Dihindari
- Menggunakan Skala Kekerasan yang Salah: Selalu sesuaikan skala dengan kisaran kekerasan material yang diharapkan. Untuk plastik yang lunak dan fleksibel, gunakan Shore A; untuk jenis yang lebih keras, pertimbangkan Shore D atau Rockwell.
- Pro tip: Jika Anda tidak yakin mengenai cara mengukur kekerasan plastik, lakukan uji coba cepat pada potongan plastik bekas terlebih dahulu sebelum melakukan pengujian penuh.
- Melewati Pengondisian Sampel: Selalu biarkan sampel Anda stabil pada kondisi ruangan standar (biasanya 23°C dan 50% RH) setidaknya selama 24 jam sebelum pengujian.
- Tekanan atau Waktu Diam yang Tidak Konsisten: Baik dalam metode Shore maupun Rockwell, menerapkan gaya yang tidak konsisten atau melepaskan beban terlalu dini merupakan kesalahan umum. Misalnya, durometer Shore memerlukan tekanan vertikal yang stabil selama sekitar 1–3 detik untuk mendapatkan hasil pembacaan yang stabil.
- Ketebalan atau Permukaan Sampel yang Tidak Tepat: Penguji kekerasan mengandalkan kontak permukaan yang baik. Sebagai aturan umum, material harus setebal minimal 4 atau 6 mm (atau ditumpuk, jika perlu) dan datar.
- Mengabaikan Kalibrasi: Menggunakan durometer atau alat uji yang tidak dikalibrasi dapat menimbulkan efek domino berupa data yang buruk. Biasakan untuk memverifikasi kalibrasi dengan blok uji atau bahan referensi bersertifikat sebelum memulai pengukuran.
Final Thoughts
Baik Anda mengembangkan kemasan fleksibel atau komponen berdampak tinggi, memahami cara mengukur kekerasan plastik membantu Anda mengetahui bagaimana plastik berperilaku di bawah tekanan.
Jika Anda siap untuk menerapkan tingkat presisi yang lebih tinggi dalam pengujian material Anda, World of Test menawarkan serangkaian alat uji kekerasan plastik yang mengesankan, termasuk Mesin Uji Universal, Alat Uji Defleksi Panas HDT/VICAT, Pengindeks Aliran Leleh, Peralatan Kemasan Fleksibel, Pengujian Warna, Peralatan Persiapan Sampel, Alat Uji Benturan, dan Peralatan Uji Pipa PVC.
Jelajahi pilihan lengkap di Penguji Kekerasan, dan jika Anda tidak yakin harus mulai dari mana, jangan ragu untuk hubungi kami untuk konsultasi yang dipersonalisasi.
