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