Uji Kekerasan Shore: Metode Kunci untuk Evaluasi Kekerasan Permukaan Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Uji Kekerasan Shore adalah metode standar yang digunakan untuk mengukur kekerasan material, terutama polimer, elastomer, dan beberapa logam, dengan menilai ketahanan mereka terhadap penekanan. Dalam konteks industri baja, meskipun kurang umum dibandingkan metode pengujian kekerasan lainnya seperti Rockwell atau Vickers, pengujian kekerasan Shore dapat diterapkan pada produk baja tertentu, terutama yang memiliki lapisan permukaan atau pelapis yang lebih lunak, untuk mengevaluasi kekerasan permukaan dan kepatuhan terhadap standar kualitas.

Secara fundamental, Uji Kekerasan Shore melibatkan penekanan sebuah indenter, biasanya ujung baja atau elastomer yang diberi pegas, ke permukaan material di bawah beban tertentu. Kedalaman penetrasi berkorelasi dengan kekerasan material, yang kemudian dinyatakan pada skala Shore (misalnya, Shore A, Shore D). Uji ini memberikan cara yang cepat, tidak merusak, dan relatif sederhana untuk menilai kekerasan permukaan, menjadikannya berharga dalam pengendalian kualitas, karakterisasi material, dan pemantauan proses.

Dalam kerangka yang lebih luas dari jaminan kualitas baja, Uji Kekerasan Shore berfungsi sebagai alat penilaian tambahan atau awal, terutama untuk perlakuan permukaan, pelapis, atau komponen baja lunak. Ini melengkapi uji kekerasan lainnya dengan menawarkan wawasan cepat tentang kondisi permukaan, membantu dalam mendeteksi pelunakan permukaan, integritas pelapis, atau tegangan sisa yang dapat mempengaruhi kinerja.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, hasil Uji Kekerasan Shore menghasilkan nilai numerik yang menunjukkan ketahanan material terhadap penekanan. Untuk baja, nilai ini mencerminkan kemampuan permukaan untuk menahan deformasi lokal. Angka Shore yang lebih tinggi menunjukkan permukaan yang lebih keras, sementara nilai yang lebih rendah menunjukkan material yang lebih lunak atau lebih patuh.

Secara mikroskopis, uji ini melibatkan deformasi mikrostruktur permukaan, termasuk batas butir, fase, dan pelapis permukaan. Kedalaman penetrasi indenter berkorelasi dengan fitur mikrostruktural seperti ferit, perlit, martensit, atau zona yang dipanaskan. Dalam baja, variasi mikrohardness permukaan akibat perlakuan panas, paduan, atau modifikasi permukaan dapat diamati secara langsung melalui pengukuran kekerasan Shore.

Fitur karakteristik termasuk tanda penekanan yang terlihat, yang dapat diperiksa di bawah mikroskop untuk menilai zona deformasi. Kondisi permukaan, seperti kekasaran, keberadaan pelapis, atau tegangan sisa, mempengaruhi akurasi dan konsistensi pengukuran.

Mekanisme Metalurgi

Dasar metalurgi dari Uji Kekerasan Shore pada baja bergantung pada mikrostruktur dan sifat fisik material. Kekerasan baja terutama dipengaruhi oleh konstituen mikrostrukturalnya—ferit, perlit, bainit, martensit, atau fase yang dipanaskan—dan interaksinya.

Ketika indenter menerapkan gaya, ketahanan yang ditawarkan tergantung pada kekuatan fase mikrostruktural, kerapatan dislokasi, dan gaya ikatan. Misalnya, baja martensitik menunjukkan ketahanan yang lebih tinggi karena kandungan karbon yang terlarut dan mikrostruktur yang halus, sedangkan baja feritik yang lebih lunak lebih mudah mengalami deformasi.

Hasil uji juga dipengaruhi oleh kondisi permukaan seperti tegangan sisa, mikroretakan, atau pelapis, yang dapat secara artifisial mengubah kekerasan yang tampak. Perlakuan panas memodifikasi mikrostruktur dan, akibatnya, kekerasan permukaan, yang tercermin dalam pengukuran Shore.

Komposisi material memainkan peran penting; elemen paduan seperti kromium, nikel, molibdenum, dan karbon mempengaruhi stabilitas fase dan kekerasan. Parameter pemrosesan seperti pendinginan, pemanasan, atau pengerasan permukaan secara langsung mempengaruhi mikrostruktur dan dengan demikian nilai kekerasan Shore.

Sistem Klasifikasi

Skala kekerasan Shore terdiri dari beberapa jenis, dengan Shore A dan Shore D yang paling relevan untuk permukaan baja. Shore A digunakan untuk permukaan yang lebih lunak dan elastomerik, sementara Shore D diterapkan pada plastik dan logam yang lebih keras.

Klasifikasi standar melibatkan penugasan nilai numerik yang biasanya berkisar dari 0 hingga 100. Untuk baja, nilai Shore D umumnya berkisar dari sekitar 40 (baja lunak, yang telah diregangkan) hingga lebih dari 80 (baja yang dikeraskan atau dipanaskan). Kriteria klasifikasi didasarkan pada kedalaman penekanan dan pembacaan skala Shore yang sesuai.

Dalam aplikasi praktis, tingkat keparahan atau kualitas kekerasan permukaan dikategorikan sebagai berikut:

• Shore D Rendah (di bawah 50): Menunjukkan permukaan lunak, mungkin disebabkan oleh pengerasan yang tidak memadai atau degradasi permukaan.
• Shore D Sedang (50-70): Mewakili kekerasan permukaan yang dapat diterima untuk aplikasi umum.
• Shore D Tinggi (di atas 70): Menandakan permukaan yang sangat keras, cocok untuk komponen tahan aus.

Interpretasi tergantung pada grade baja tertentu, penggunaan yang dimaksudkan, dan standar yang relevan. Misalnya, gigi yang dikeraskan mungkin memerlukan nilai Shore D di atas 75, sementara lembaran baja lunak mungkin dapat diterima pada nilai yang lebih rendah.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Metode utama untuk pengukuran kekerasan Shore melibatkan perangkat durometer portabel yang dilengkapi dengan indenter yang diberi pegas. Perangkat ini ditekan ke permukaan baja dengan gaya standar, dan kedalaman penekanan yang dihasilkan diubah menjadi nilai kekerasan Shore yang ditampilkan pada dial atau pembacaan digital.

Prinsip fisik bergantung pada deformasi elastis: indenter menembus permukaan secara elastis dan plastis, dan mekanisme pegas perangkat mengukur ketahanan. Semakin kecil penekanan, semakin tinggi nilai kekerasan Shore.

Pengaturan peralatan mencakup kalibrasi terhadap blok standar, memastikan penerapan gaya yang konsisten, dan kontak permukaan yang tepat. Permukaan uji harus bersih, kering, dan bebas dari kontaminan permukaan untuk memastikan pembacaan yang akurat.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang mengatur pengujian kekerasan Shore termasuk ASTM D2240, ISO 7619, dan EN 535-14. Standar ini menetapkan metode uji, kalibrasi peralatan, dan persyaratan pelaporan.

Prosedur tipikal melibatkan:

• Menyiapkan permukaan spesimen dengan membersihkan dan, jika perlu, mengikis ringan untuk menghilangkan kontaminan atau pelapis permukaan.
• Memilih durometer Shore yang sesuai (A atau D) berdasarkan kisaran kekerasan yang diharapkan.
• Menerapkan durometer secara tegak lurus ke permukaan dengan tekanan yang konsisten hingga jarum stabil.
• Mencatat pembacaan setelah waktu tunda yang ditentukan (biasanya 1-3 detik).
• Ulangi pengukuran di beberapa lokasi untuk menilai keseragaman.

Parameter kritis termasuk gaya yang diterapkan (misalnya, 10 N untuk Shore D), waktu tunda, dan kondisi permukaan. Variasi dalam parameter ini dapat mempengaruhi akurasi dan reproduktifitas pengukuran.

Persyaratan Sampel

Sampel harus disiapkan sesuai dengan spesifikasi standar: permukaan harus halus, bersih, dan bebas dari ketidakteraturan atau pelapis permukaan yang dapat mendistorsi pembacaan. Untuk baja, penggilingan atau pemolesan ringan mungkin diperlukan untuk mencapai permukaan yang datar dan halus.

Ukuran spesimen harus cukup untuk memungkinkan beberapa pengukuran tanpa efek tepi. Untuk pelapis atau lapisan permukaan yang tipis, pengukuran harus dilakukan pada substrat setelah menghapus atau memperhitungkan pelapis untuk menilai kekerasan baja yang mendasarinya.

Pemilihan sampel mempengaruhi validitas uji; pengambilan sampel yang representatif memastikan bahwa hasil mencerminkan kondisi permukaan secara keseluruhan. Beberapa pengukuran di berbagai lokasi membantu mengidentifikasi variasi kekerasan dan ketidakkonsistenan permukaan.

Akurasi Pengukuran

Kembali ke blog

Tulis komentar

Nama *

Email *

Komentar *