Pengujian Kekerasan Rockwell: Metode, Rumus, Spesifikasi & Diagram
Pengujian Kekerasan Rockwell - Mengukur kekerasan material merupakan bagian mendasar dari proses pengendalian kualitas. Semakin keras logam, semakin andal, tahan lama, dan kokoh strukturnya.
Salah satu metode yang paling banyak digunakan untuk penilaian ini adalah uji kekerasan Rockwell. Uji ini dinilai karena akurasi dan fleksibilitasnya. Meskipun pengujian ini melibatkan penerapan gaya pada subjek, beban dan penekan dapat disesuaikan agar sesuai dengan berbagai jenis logam dan kebutuhan pengujian.
Dalam artikel ini, Qualitest akan memandu Anda melalui hal-hal penting pengujian Rockwell—termasuk definisi, metode, rumus, dan spesifikasi mesinnya. Anda juga akan menemukan diagram pengujian dan wawasan praktik terbaik untuk mendukung penerapan yang efektif.
Mari kita mulai penjelasannya di bawah ini.
Apa itu Uji Kekerasan Rockwell?
Metode Rockwell digunakan untuk mengukur kekerasan dan ketahanan material terhadap lekukan permukaan. Metode ini bekerja dengan menerapkan penekan standar pada material di bawah beban tertentu, kemudian mengukur kedalaman penetrasi. Nilai kekerasan dihitung berdasarkan perbedaan kedalaman antara beban awal yang kecil dan beban utama yang lebih besar, menggunakan skala Rockwell.
Metode ini banyak digunakan di berbagai industri karena mendukung berbagai material, termasuk logam, paduan, plastik, dan keramik. Bagi produsen, metode ini memainkan peran penting dalam pengendalian kualitas, sementara bagi pengguna akhir, metode ini memberikan indikasi ketahanan dan kinerja produk.
Dibandingkan dengan metode pengujian kekerasan lainnya, pengujian kekerasan Rockwell lebih mudah dilakukan dan menghasilkan hasil yang sangat akurat. Keunggulan utamanya meliputi:
- Kompatibilitas material yang luas: Cocok untuk menguji hampir semua logam, kecuali dalam kasus di mana variasi permukaan atau struktur dapat memengaruhi keakuratan.
- Sifat tidak merusak: Menyebabkan kerusakan minimal pada sampel uji, membuatnya ideal untuk komponen jadi yang harus tetap utuh.
- Opsi skala fleksibel: Menggunakan berbagai skala dengan tingkat beban dan jenis indenter yang berbeda—seperti ujung berlian, baja, atau bola karbida tungsten—memungkinkan pengujian yang disesuaikan berdasarkan karakteristik material Anda.
Metode Pengujian Kekerasan Rockwell
Yang membuat Rockwell berbeda adalah proses pembebanan dua langkahnya: pembebanan minor dan pembebanan mayor. Perbedaan kedalaman kemudian diubah menjadi Angka Kekerasan Rockwell (HR).
Berikut cara melakukan prosedur pengujian Rockwell dengan benar:
1. Posisikan Sampel Uji
Letakkan spesimen pada permukaan yang datar dan stabil. Pastikan spesimen sejajar dan tertopang dengan baik untuk menghindari distorsi atau hasil yang tidak akurat.
2. Terapkan Beban Minor
Mulailah dengan menerapkan beban ringan (biasanya 10 kgf untuk Rockwell biasa atau 3 kgf untuk kerak superfisial) menggunakan kerucut berlian atau bola baja/karbida tungsten. Gaya awal ini menembus permukaan dan membantu meminimalkan dampak ketidakteraturan permukaan.
3. Catat Kedalaman Awal
Pertahankan beban minor selama waktu tunggu tertentu. Setelah stabil, mesin mencatat kedalaman penetrasi dasar, yang berfungsi sebagai referensi untuk pengukuran akhir.
4. Terapkan Beban Utama
Tanpa mengganggu pengaturan, tingkatkan beban dengan menambahkan gaya uji utama untuk mencapai total beban yang dibutuhkan (biasanya 60, 100, atau 150 kgf tergantung pada skala). Tahan beban total ini selama beberapa detik agar material bereaksi dan pemulihan elastisitas dapat terjadi.
5. Kembali ke Beban Awal dan Ukur Kedalaman Akhir
Setelah waktu tunda, lepaskan beban utama sambil mempertahankan beban awal. Mesin kemudian mengukur kedalaman akhir lekukan di bawah beban minor lagi.
6. Hitung Angka Kekerasan Rockwell
Angka Kekerasan Rockwell (HR) dihitung berdasarkan perbedaan antara kedalaman indentasi awal dan akhir. Nilai ini dihitung secara otomatis oleh penguji dan sesuai dengan skala Rockwell yang dipilih berdasarkan jenis material, indenter, dan beban total.
Rumus Pengujian Kekerasan Rockwell
Uji kekerasan Rockwell menghitung kekerasan berdasarkan perbedaan kedalaman antara dua tahap indentasi—satu di bawah beban minor dan yang lainnya di bawah beban gabungan minor dan mayor. Pengukuran berbasis kedalaman inilah yang membedakan Rockwell dari metode pengujian kekerasan lain yang mengandalkan ukuran kesan.
Rumus dasarnya adalah sebagai berikut:
Angka Kekerasan Rockwell (R) = Kedalaman setelah beban minor – Kedalaman setelah beban mayor
R = a–b
Dimana:
- a adalah kedalaman penetrasi awal setelah menerapkan beban minor
- b adalah kedalaman akhir setelah menerapkan dan kemudian menghilangkan beban utama, sedangkan beban minor tetap berada di tempatnya
Contoh:
Misalkan penekan menembus 1.8 milimeter di bawah beban kecil (A), dan setelah beban utama diterapkan dan dihilangkan, kedalaman penetrasi menjadi 2.4 milimeter (b).
Menggunakan rumus:
R = 1.8 mm – 2.4 mm = –0.6 mm
Angka Kekerasan Rockwell kemudian ditafsirkan berdasarkan perbedaan kedalaman ini dan disesuaikan dengan skala yang sesuai (misalnya, Rockwell A, B, atau C). Mesin akan menangani konversi ini secara otomatis, dan menampilkan nilai kekerasan Rockwell akhir.
Spesifikasi Mesin Kekerasan Rockwell
Mesin uji kekerasan Rockwell dibuat untuk memberikan pengukuran yang konsisten dan akurat pada berbagai material dan lingkungan industri. Bergantung pada kebutuhan pengujian Anda, Anda dapat memilih dari berbagai model—mulai dari sistem benchtop yang kuat untuk penggunaan laboratorium hingga unit portabel yang ringkas yang dirancang untuk inspeksi di lokasi.
Meskipun fitur spesifiknya mungkin bervariasi antara model dan produsen, sebagian besar penguji kekerasan Rockwell memiliki spesifikasi utama berikut:
1. Rentang Beban
Mesin ini menerapkan serangkaian beban minor dan mayor yang terstandarisasi.
- Beban kecil:Biasanya 10 kilogram gaya
- Beban utama:Bervariasi tergantung pada skala Rockwell, biasanya mencakup 60, 100, atau 150 kilogram gaya
2. Jenis-jenis Indenter
Mesin ini menggunakan kerucut berlian (digunakan untuk material yang lebih keras) atau bola baja yang dikeraskan (digunakan untuk material yang lebih lunak). Jenis indentor dipilih berdasarkan material dan skala Rockwell yang digunakan.
3. Skala Pengujian
Sebagian besar mesin mendukung beberapa skala Rockwell—seperti Rockwell A, B, dan C—yang memungkinkan pengguna menguji logam, paduan, plastik, dan keramik. Fleksibilitas ini membantu mengakomodasi berbagai tingkat kekerasan dan jenis material.
4. Resolusi Pengukuran
Mesin modern menawarkan sistem pengukuran kedalaman beresolusi tinggi. Selain itu, mesin ini juga sering dilengkapi dengan pembacaan digital untuk meningkatkan presisi dan kemudahan penggunaan.
5. Tampilan dan Output
Penguji Rockwell digital biasanya memiliki antarmuka yang intuitif, layar sentuh, dan fungsi USB atau keluaran data. Ini dapat sangat membantu untuk menyederhanakan perekaman dan analisis hasil.
6. Kepatuhan dan Standar
Penguji Rockwell yang andal dibuat agar sesuai dengan standar yang diakui seperti ASTM E18 dan ISO 6508. Penguji ini memastikan hasil yang konsisten di berbagai operator dan lingkungan.
7. Opsi Portabilitas
Selain model benchtop tetap, tersedia juga alat uji kekerasan Rockwell portabel untuk aplikasi lapangan. Perangkat ini ringkas, mudah dioperasikan, dan ideal untuk menguji komponen besar atau tak bergerak tanpa perlu ekstraksi sampel.
Diagram Pengujian Kekerasan Rockwell
Untuk lebih memahami uji kekerasan Rockwell dalam praktik, ada baiknya kita mempelajari prosesnya langkah demi langkah melalui diagram skematik, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.
Sumber: ASTM E18-15 Metode uji standar untuk kekerasan Rockwell pada bahan logam
Diagram ini menggambarkan hubungan antara gaya yang diberikan, kedalaman lekukan, dan waktu. Prosesnya dimulai dengan penerapan gaya gaya uji pendahuluan (F₀), Juga disebut beban ringanGaya ini (biasanya 10 kgf, atau tergantung) membantu penekan menembus ketidakteraturan permukaan dan membentuk pengukuran kedalaman dasarKedalaman awal sangat penting karena menentukan titik referensi nol untuk pengujian.
Selanjutnya, sebuah gaya uji tambahan (F₁) diterapkan untuk mencapai gaya uji total (F), yang dapat bervariasi tergantung pada skala Rockwell yang digunakan (misalnya, 60, 100, atau 150 kgf untuk skala standar). Gaya ini menyebabkan penetrasi yang lebih dalam ke dalam material. Setelah waktu tunggu yang ditetapkan, beban utama dihilangkan, mengembalikan sistem ke tingkat beban awal.
Mesin kemudian merekam kedalaman lekukan akhirPerbedaan antara kedalaman akhir dan kedalaman dasar—diwakili oleh h dalam diagram—digunakan untuk menghitung Angka Kekerasan Rockwell (HR). Angka ini berbanding terbalik dengan kedalaman: a lekukan lebih kecil (h lebih rendah) berarti a bahan lebih keras.
Proses tiga langkah ini—aplikasi beban minor, aplikasi beban total, dan penghapusan beban mayor—dirancang untuk memastikan hasil yang konsisten dan dapat diulang pada berbagai macam material dan kondisi permukaan.
Untuk mengakomodasi sifat material dan kasus penggunaan yang berbeda, pengujian Rockwell menggunakan beberapa skala standar, didefinisikan oleh:
- The jenis penekan (bola berlian atau baja),
- The beban utama diterapkan, dan
- The bahan sedang diuji.
Tabel di bawah ini menyajikan skala Rockwell umum sebagaimana diuraikan dalam ASTM E18, membantu Anda memilih konfigurasi yang tepat untuk hasil yang akurat:
Sumber: ASTM E18-15 Metode uji standar untuk kekerasan Rockwell pada bahan logam
Aplikasi Umum dan Praktik Terbaik
Sebelum menerapkan pengujian kekerasan Rockwell, penting untuk memahami material yang Anda gunakan, kondisi pengujian, dan persyaratan khusus industri Anda. Karena setiap aplikasi memiliki tantangan yang unik, pengujian harus disesuaikan dengan kebutuhan.
Berikut ini adalah beberapa aplikasi paling umum dari metode Rockwell:
Sebelum melakukan pengujian kekerasan Rockwell, penting untuk memahami sifat material, lingkungan pengujian, dan persyaratan kinerja yang ditetapkan oleh industri. Setiap sektor di bawah ini menunjukkan bagaimana pengujian Rockwell memastikan keandalan, keamanan, dan kualitas produk.
1. Pembuatan Alat dan Pisau (Peralatan Makan, Kapak, Pisau Industri)
Industri ini meliputi produksi perkakas tangan, alat pemotong, pisau dapur, kapak berburu, dan pisau industri. Produk-produk ini harus memiliki ujung yang tajam, tahan terhadap deformasi, dan tahan terhadap penggunaan berulang di bawah tekanan tinggi.
Ketahanan tepi dan ketahanan keseluruhan sangat bergantung pada kekerasan material. Skala Rockwell C (HRC) digunakan secara luas untuk memverifikasi bahwa baja telah mengalami perlakuan panas yang tepat untuk fungsi pemotongan atau benturan yang dimaksudkan.
Hasil Khas Pengujian Kekerasan Rockwell: Memverifikasi kekerasan membantu produsen memastikan konsistensi dalam kinerja produk, keamanan, dan kepuasan pengguna.
Sebagai contoh, pisau berburu biasanya terbuat dari baja CPM-S30V pada 60–61 HRC dan menawarkan retensi ketajaman yang sangat baik. Karakteristik ini sangat cocok untuk penggunaan luar ruangan yang lama dengan pemotongan yang presisi.
2. Plastik dan Polimer (Perabotan, Casing Peralatan, Barang Konsumsi)
Sektor ini mencakup berbagai macam produk plastik yang dicetak atau diekstrusi seperti kursi kantor, komponen lemari, casing remote control, dan penutup elektronik konsumen yang tahan lama. Komponen-komponen ini harus tahan terhadap keausan, penyok, dan degradasi permukaan seiring berjalannya waktu.
Skala Rockwell M, R, atau E umumnya digunakan untuk plastik yang lebih keras seperti polikarbonat (PC), poliamida (PA), dan polistirena (PS). Pengujian ini membantu mengevaluasi seberapa baik plastik menahan deformasi di bawah beban atau penggunaan berulang.
Hasil Khas Pengujian Kekerasan Rockwell:
- Memastikan bahwa produk dapat menahan penggunaan sehari-hari (misalnya, kursi plastik menahan tekanan berat)
- Mencegah kegagalan dini seperti retak, penyok, atau deformasi casing dan bagian struktural
- Mendukung desain produk dan pemilihan material berdasarkan persyaratan mekanis
Misalnya, casing TV polikarbonat yang diuji pada M105. Tingkat pengujian Rockwell ini memastikan casing tidak akan mudah retak akibat jatuh atau tekanan yang tidak disengaja selama pengiriman dan penggunaan, karena casing ini mengikuti standar ideal plastik keras seperti polikarbonat (PC) dan poliamida (PA) dengan nilai sekitar M80–M120.
3. Konstruksi dan Teknik Struktur
Ini termasuk penggunaan baja struktural dan paduan logam dalam proyek infrastruktur berskala besar, seperti jembatan, gedung, terowongan, dan perkuatan. Dalam industri ini, integritas struktural sangat penting untuk keselamatan dan ketahanan jangka panjang.
Skala Rockwell C atau A digunakan untuk menguji balok baja, sambungan las, dan batang tulangan (rebar) untuk memverifikasi konsistensi material dan efektivitas zona yang terpengaruh panas (HAZ) setelah pengelasan atau fabrikasi.
Hasil Khas Pengujian Kekerasan Rockwell:
- Mencegah kegagalan struktural dengan memastikan baja tidak terlalu lunak (menyebabkan deformasi) atau terlalu rapuh (menyebabkan retakan atau kegagalan tiba-tiba)
- Memastikan kepatuhan terhadap kode bangunan dan spesifikasi teknik proyek
- Mendukung daya tahan dan toleransi beban dalam infrastruktur jangka panjang
Misalnya, menguji lapisan las pada gelagar jembatan menggunakan Rockwell C atau A, memastikan lapisan tersebut memenuhi ambang batas kekerasan minimum guna menghindari retak lelah akibat getaran akibat lalu lintas dari waktu ke waktu.
Dapatkan Penguji Kekerasan yang Tepat dari Qualitest – Dipercaya oleh Pemimpin Industri di Seluruh Dunia
Seperti yang telah Anda pelajari di atas, pengujian kekerasan Rockwell memainkan peran penting dalam berbagai industri. Kecepatan, kesederhanaan, dan kemampuan adaptasinya menjadikannya solusi yang tepat untuk pengendalian kualitas dan verifikasi material di seluruh dunia.
Akan tetapi, keakuratan dalam pengujian kekerasan tidak hanya bergantung pada metode—tetapi juga pada mesin yang mengerjakannya.
Diakui secara global atas ketepatan, keandalan, dan inovasi kami, Qualitest menawarkan berbagai macam alat uji kekerasan Rockwell yang dibuat untuk memenuhi Standar ASTM dan ISOBaik Anda mengelola produksi bervolume tinggi atau melakukan penelitian yang rumit, solusi kami dirancang untuk memberikan hasil yang berulang dan akurat setiap saat.
Siap untuk meningkatkan proses pengujian Anda? Jelajahi berbagai layanan tepercaya kami Penguji kekerasan Rockwell dan biarkan kami membantu Anda menemukan kecocokan yang sempurna untuk aplikasi Anda. Dengan Qualitest, Anda tidak hanya berinvestasi dalam peralatan—Anda bermitra dengan pemimpin global yang berkomitmen terhadap kesuksesan Anda.
