-
32 ISSN 0216 - 3128 Asli Purba
PENENTUAN RUMUS KETIDAKPASTIAN PENGUKURANUJI KEKERASAN
VICKERS
AsH PurbaPusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir BATAN Serpong.
ABSTRAK
PENENTUAN RUMUS KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN WI KEKERASAN VICKERS.
Penentuan rumus
penentuan ketidakpastian pengukuran uji kekerasan Vickers
bertujuan untuk memperoleh rumus untukmenen/ukan ketidapastian
pengukuran uji kekerasan Vickers dengan ruang lingkup penentuan
rumusketidakpastian uji kekerasan Vickers. Tata-kerja/pendekatan
yang dilakukan yakni : identifikasi parameteryang berpengaruh,
membuat cause and effict diagram, penentuan ketidakpastian standar,
penentuankoefisien sensitivitas dan penentuan ketidakpastian
pengukuran uji kekerasan Vickers. Hasilnya adalahsebuah rum us
un/uk menentukan ketidakpastian pengukuran uji kekerasan
Vickers.
Kata kunci : uji kekerasan Vickers, ketidakpastian pengukuran,
penentuan rumus
ABSTRACT
DETERMINATION OF FORMULA FOR VICKERS HARDNESS MEASUREMENTS
UNCERTAINTY. The
purpose of formula determination is to obtain the formula of
Vickers hardness measurements uncertainty.The approach to determine
the formula: influenced parameters identification, creating a cause
and effectdiagram, determination of sensitivity, determination of
standard uncertainty and determination of formulafor Vickers
hardness measuremets uncertainty. The results is a formula for
determination of Vickershardness measurements uncertainty.
Key words: Vickers hardness, uncertainty measurements,formula
determination----~------------
PENDAHULUAN
Sebagai Laboratorium penguji, InstalasiRadiometalurgi SATAN
Serpong dilengkapidengan fasilitas uji kekerasan Vickers baik
untukbahan non iradiasi maupun untuk bahan iradiasi.Dalam rangka
untuk melengkapi metode ujikekerasan yang digunakan dan sekaligus
mengikutiISO/lEC 17025:2005 (Persyaratan Umum Kompe-tensi
Laboratorium Pengujian dan LaboratoriumKalibrasi) maka merupakan
suatu nilai tambah jikahasil uji kekerasan dilengkapi dengan
hasilperhitungan ketidakpastian pengukuran ujikekerasan.
Sepuluh tahun terakhir ini telah banyakdilakukan usaha-usaha
untuk meningkatkan mutuproduk dari industri. Salah satu usaha
tersebutadalah dengan meningkatkan akurasilpresisi darialat ukur
maupun alat uji yang dipergunakan diLaboratorium
pengujian/kalibrasi termasuk metodeuji ataupun metode ukumya.
Dalam hal untuk meningkatkan metode ujikekerasan Vickers
berbagai penelitian telahdilakukan untuk meningkatkan metode
sebelum-
nya[l,2]. Akan tetapi referensi yang cocok yangmenampilkan rumus
untuk menentukan/menghitungketidakpastian pengukuran uji kekerasan
Vickers,belum diperoleh. Hal ini diperlukan sebagai bahanpembanding
dengan hasil yang diperoleh disini.
Dari laporan[l] yang melaporkan berbagaihasil penelitian
diketahui bahwa ada parameter lain(selain dari parameter yang
berasal dari r~muspenentuan uji kekerasan Vickers) yangmempengaruhi
hasil uji kekerasan Vickersdiantaranya: lamanya identasi (load
duration time),kecepatan identasi (loading velocity),
perbesaranlensa (lens magnification on diagonal measu-rements),
sistiiTiOj)ti~ect of numerical aperture),
operator (human observer'), tidak homogennyasampel (uniformity
of sample), dan tidak homo-gennya standar (uniformity ofstandar
block).
Pada penelitiallfni akan 'dj]ilb1ukan langkahdemi langkah untuk
menghasilkan rumus untukmenentukan ketidakpastian pengukuran
ujikekerasan Vickers yang mencakup parameter yangdisebutkan diatas.
Penulis berharap rumus yangdihasilkan disini telah mencakup semua
parameteryang berpengaruh.
Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan -
BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2007
-
Edison, dkk. ISSN 0216 - 3128
Gambar 4. Program "Akar perjam.vi".
31
TANYAJAWAB
Widarto
Kalibrator meter reaktivitas yang saudara buatapa juga digunakan
untuk alat ukur yangditampilkan (baku) dalam sistem alat ukur
diRSG?
Edison
Percobaan pengukuran keluaran kalibratorsudah juga dilakukan
dengan meter reaktivitasterpasang dengan penyimpangan yang
kuranglebih sama.
Y. Sardjono
Dari segi program 'Jaminan mutu" apakahkalibrator yang dibuat
ini sudah melewatitahapan-tahapan : design, pengembanganengineering
hingga operasi bahkan sudah ujicoba.
Dari design requirement apakah penyimpanganlebih kecil 1% sudah
sesuai?
Edison
Tahapan-tahapan dalam program "Jaminanmutu" sudah
diimplementasikan.
Dalam teknik akurasi 1% sudah baik.
A. Suntoro
Dari sudut pandang instrumentasi DAQ akanmengambil data melalui
proses sampling.Batasan teori sampling menyatakan frekuensisampling
hams lebih besar dari tTekuensi datayang akan di sampling. Apakah
DAQ yangdigunakan sudah memperhitungkan teorisampling tersebut?
Jika teori sampling tidakdipenuhi berakibat hasil sampling (DAQ)
akansalah.
Edison
Pada kalibrator meter reaktivitas ini perangkatDAQ digunakan
untuk menggenerasikan sinyaltegangan sebanding kerapatan jluks
neutron n(t)(bukan untuk mensampling data). Dengandemikian laju
sampling tidak diperhitungkan.
Prosiding PPI • PDlPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan·
BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2007
-
Asli Purba ISSN 0216 - 3128 33-c. Parameter yang berasal daTi
kecepatan identasi,
v (loading velocityil].
Hasil penelitian untuk tembaga dan baja padaskala 300 HV,
diperoleh kecepatan identasibertambah (identor penetrating time
decreased)dan nilai kekerasan berkurang seperti nampakpada Gambar
2.
TAT A KERJA
I. Dicari dan di identifikasi semua parameter yangberpengaruh
pada uji kekerasan Vickers.
2. Di buat calise and effect diagram.
3. Ditentukan rumus ketidakpastian baku darisejumlah
parameter.
4. Ditentukan koefisien sensitivitas.
5. Digabungkan semua ketidakpastian standarmenjadi sebuah rumus
untuk menghitungketidakpastian pengukuran uji kekerasanVickers.
4GBV C"PP'"
~
(1.1 I 10 IftKi
1~Itl-Jri)C time (s;) ti:. 23 "if
>~, 340
280
11..1 I In HMI
LlOO ri~1in~ (;oj tI, ,f{)k81'
Gambar 2. Pengaruh kecepatan identasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Identifikas; parameter yang berpengaruh
a. Parameter yang berasal daTi rumus perhitungankekerasan
Vickers[3] yaitu :
beban uji (F), diagonal identasi (d) dan sudutidentor (a)
';'
~6• ~5OIVSlcel
~ 6:'10 •••g600, ,]575.:: 550'"'"
il.l I .0 ·Ii'-~j1,(1/tJ riK rime u) to ~f!~(
900
OJ
1000l1\' Slee!
-- . ..-I ·I;~ I~(..(I
t.atid~txtl.,,{s)1
-
34- ISSN 0216 - 3128 Asli Purba
Gambar 4. Pengaruh/effect of numericalaperture.
f. Parameter yang berasal dari kesalahan operator,op[l].
Operator dapat membuat kesalahan dalam halmenggunakan sistim
optik seperti kesalahanbaca. Kesalahan lainnya adalah kesalahan
padatidak tepatnya orientasi diagonal identasi dankesalahan dalam
mengambil posisi identasi.Hasil penelitian dibawah ini
menggambarkandistribusi diagonal dengan operator berbeda.
Gambar 5. Pengaruh human error.
g. Parameter yang berasal dari ketidakhomogenanbahan standar
(non uniformity of standardblock), std[l].
Ada dua hal yang menjadi penyebabketidakhomogenan standar blok
yakni totalcOal'sed grain area (%) dan perbedaan nomorgrain ASTM
antara bahan matrik dengan
coarsed grain region[2J• Gambar 6 menunjukkanprofile dari sebuah
standar blok.
Gambar 6. Pengaruh ketidakhomogenanbahan standar.
h. Parameter yang berasal dari ketidakhomogenanbahan sampel, spl
(non uniformity of sample/I].
Ada berbagai kemungkinan penyebabketidakhomogenan bahan uji
antara lain
porositas dan ukuran butir.
i. Parameter yang berasal dari verifikasi alat ujibaik
verifikasi secara Iangsung maupun tidaklangsung, va.
Yang termasuk verifikasi langsung adalahverifikasi test force,
identer, measuring device,testing cycle. Yang termasuk verifikasi
secaratidak langsung adalah kesalahan repitabilitas,error of the
testing machine (resolusi alat uji) [4]
Cause and effect diagram
Untuk menggabungkan semua parametertersebut diatas maka dibuat
cause and effectdiagram yang disajikan pada Gambar 7.
Oalam hal ini:
Ketidakpastian baku asal geometri identor adalah
(2)
dimana r adalah radius tip identer
Ketidakpastian baku asal kecepatan identasi adalahpv.
Ketidakpastian baku asal lamanya identasi adalah PI'
Ketidakpastian baku asal beban uji yang digunakanadalah
(3)
Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan -
BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2007
-
Asli Purba ISSN 0216 - 3128 35-va
v t F
rep
HV
spl d
Gambar 7. Cause and ejJect diagram. mdk measuring device
calibration, tc testingcycle, res resolusi alat uji, rep
repitabilitas, kal kalibrasi, rbreferensi blok.
Ketidakpastian baku asal ketidakhomogenan sampel aHV
aaHV
(7b)
(5)
Ketidakpastian baku asal verifikasi alat
dimana (J,ep&nu adalah standar deviasi repitabilitas
dan non uniformity sampel..
n adalah banyaknya data.
Dari cause and effect diagram diperoleh :
Ketidakpastian baku asal diagonal identasi
Koefisien sensitivitas untuk parameter yanglain dapat diperoleh
secara eksperimenl sepertiloading time, force duration time dapat
diperolehdari hasil pengukuran kekerasan pada berbagaibahan
standar, untuk human error dilakukan denganoperator berbeda dan
yang lainnya dari berbagaisumber data yang relevan.
Dari persamaan 2, 3, 4, 5, 6 dan 7 dapatditentukan rumus
penentuan ketidakpastian peng-ukuran uji kekerasan Vickers (um·)
sebagai berikut :
(7c)Cd = aHV = _ 2 x HVad d
(4)arep&nu
JL spl = .J;;
(6)
sehingga ketidakpastian diperluas UHVadalah:
Penentuan koefisien sensitivitas
Koefisien sensitivitas untuk beban uji CF,diagonal identasi Cd,
dan sudut identor Ca, dapatdiperoleh dari persamaan 1 yaitu :
(9)
dimana k = 2 adalah faktor pencakupan untuktingkat kepercayaan
95 %.
aHV HVCF=CF =--=-
aF F(7a)
I Penentuan koefisien sensitivitas secara eksperimenmerupakan
pekerjaan tersendiri dan diluar lingkuppekerjaan.
Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan -
BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2007
-
36 ISSN 0216 - 3128 Asli Purba
Diskusi
Rumus 8 dan 9 sangat dipengaruhi oleh hasilidentifikasi dan
pemilihan parameter. Dalampenelitian ini identifikasi dan pemilihan
parameterditentukan/didasarkan pada variabel pada persamaan1 dan
dari hasillaporan penelitian. Ini berarti bahwahasil penentuan
ketidakpastian pengukuran ujikekerasan Vickers dipengaruhi oleh
identifikasi danpemilihan parameter dan nilai /harga dari
parameteritu sendiri.
KESIMPULAN
Telah diperoleh rumus untuk menentukanketidakpastian pengukuran
uji kekerasan Vickers.Rumus ini mencakup parameter yang
berpengaruhyang diperoleh dari hasil berbagai penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
I. LAURENCE B. et.al, Uncertainty in HardnessMeasurements, NPL
report, April 2003.
2. NASCIMENTO J.L. et.al, The Irifluence ofMicrostructure
Homogenity on the Uniformity ofHardness Standard blocks, National
Institute ofTechnology, Brazil, 2002.
3. ISO 6507-1: 1997 : Metallic Materials VickersHardness Test
Part I: Test method, ISO Seconded., 1997-11-15, Swizerland.
4. ISO 6507-2 : Metallic Materials Vickers
Hardness Test Part 2: Verification of TestingMachines, ISO
Second ed., 1997-11-15,Swizerland.
5. EA - 10/16 : EA Guidelines on the Estimation ofUncertainty in
Hardness Measurements,October 2001 rev.OO.
6. ISOIIEC 17025: 2005, Persyaratan UmumKompetensi Laboratorium
Pengujian danLaboratorium Kalibrasi, Komite AkreditasiNasional,
Jakarta, 2005.
TANYAJAWAB
Triyono
- Apakah hasil rumus untuk menentukanketidakpastian pengukuran
uji kekerasan Vickerstelah teruji secara teoritis, sehingga
diperolehkestabilan yang cukup baik.
AsH Purba
- Pekerjaan selanjutnya adalah melengkapi semuanilai parameter
yang ada pada rumus agarhasilnya secara kongkrit dapat
ditentukan.Penentuan nilai parameter yang ada pada rumussedang
dalam tahap pengumpulan/pelaksanaan.
Yudi Pramono
- Belum disebutkan material apa yang dapatdigunakan sebagai
standar pengukuran? Mohondijelaskan?
Lingkup ketidakpastian itu berlaku untukjangkauan parameter
pengukuran yang seberapabesar? Misal untuk material logam,
rangelrentang kekerasan berapa yang valid untukpengukuran
tersebut.
AsH Purba
- Perhitungan ini dapat digunakan untuk bahanlogam.
- Perhitungan ketidakpastian disini berlaku untukbahan
logam.
Rokhmadi
Apakah rumus ketidakpastian yang saudara buatsudah teruji?
Bagaimana hasilnya (akurasinya)?
AsH Purba
- Penentuan rumus perhitungan ketidakpastiandisini dilaksanakan
sesuai dengan kaidah-kaidahGUM (Guide to the Experiment of
Uncertainty inMeasurement). Contoh hasil perhitungan
rumusketidakpastian ini sekarang dalam tahappengumpulan data yang
relevan.
Bambang Supardiyono
- Parameter apa yang paling dominan dalammenyumbang
ketidakpastian dan berapa %?
AsH Purba
- Parameter yang dominan akan diketahui setelahsemua parameter
dapat ditentukan nilainya(Uncertainty bugget ditentukan).
Suyamto
- Tolong berikan contoh pemakaiannya/per-hitungan.
AsH Purba
- Pada saat ini sedang dilakukan pengumpulandata-data yang
relevan dari setiap parameter.sehingga contoh perhitungan akan
dilengkapipada kesempatan berikutnya.
Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan -
BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2007
II