Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013
TM-21 | 155 Dengan persamaan 10 dan persamaan 3, kurva beban P-h dapat diprediksi untuk
set material properti sy, n. Gambar 6 menunjukkan perbandingan antara kurva FE garis utuh dan kurva diprediksi point menggunakan persamaan kelengkungan berbasis
tegangan representatif. Hanya beberapa poin yang telah digunakan dalam prediksi kurva P- h tersebut untuk membuatnya lebih mudah dalam membandingkan dua set data. Dalam
semua kasus dengan sifat bahan yang berbeda, hasilnya menunjukkan kesepakatan yang baik. Ini menunjukkan bahwa pendekatan yang digunakan untuk memprediksi kurva P-h
adalah akurat.
a. b c Gambar 6. Perbandingan antara kurva FE garis utuh dan kurva diprediksi point
menggunakan persamaan kelengkungan berbasis tegangan representatif. a σy= 100MPa, n=0.10; .b σy=300MPa, n=0.20; c σy=700MPa, n=0.30;
3.4 Prediksi kekerasan Vickers berdasarkan kurva P-h dan validasi
Konsep dan metodologi yang dikembangkan diatas, akan digunakan untuk menentukan nilai kekerasan dari kurva lekukan. Salah satu pendekatan yang potensial
adalah untuk mengembangkan metodologi praktis menggunakan pendekatan analisis berbasis energi. Karya-karya sebelumnya pada kelompok bahan yang berbeda
menunjukkan bahwa dapat diperkirakan nilai-nilai kekerasan menggunakan rasio kerja plastik untuk rasio kerja keseluruhan WpWt Choi et al., 2004. Konsep ini kemudian
dikembangkan lebih lanjut dalam penelitian ini untuk memperkirakan nilai kekerasan dari kurva P-h indentasi menggunakan analisis tegangan representatif sr dengan sifat bahan
yang dikenal E, sy, n dan rasio antara kedalaman sisa indentasi hr serta kedalaman indentasi maksimum hm. Pada tahap berikutnya hrhm rasio digunakan untuk
menghitung rasio antara kerja elastis elastic work We dan total pekerjaan Wt berdasarkan analisis dimensi Dao et al., 2001. Kemudian WeWt digunakan untuk
menghitung nilai kekerasan terhadap rasio modulus HE Choi et al., 2004. Nilai maksimum kedalaman indentasi hm mengacu pada kedalaman indentasi residu
maksimum hr setelah indentor ditiadakan. Data hrhm berbagai sifat material sy: 100 - 900 MPa, n:0-0.3 telah dihitung dan hubungan antara sr vs hrhm ditunjukkan pada
Gambar 7a. Hubungan ini ditemukan mengikuti persamaan:
σr = -16.636 hrhm + 16.369 11
Rasio antara kerja plastik Wt dan total WeWt persamaan:
ௐ
ௐ
ൌ ͳ െ
ௐ
ௐ
12 Nilai kekerasan dapat diestimasi mengikuti hubungan
݇
ு ா
ೝ
ൌ
ௐ
ௐ
13
➣
10 20
30 40
50
0,00 0,05
↔ ↕ ➙
↔
P N
➛ ➜
➝ ➝
➞ ➟➠
➡ ➢
➤➥ ➦➤➧
➨ ➩
y=100 MPa, n=
➣
.10
↔
50 100
150
0,00 0,05
↔ ↕ ➙
↔
P N
➫ ➭
➯ ➯➲
➟➠ ➡
➢ ➤ ➥
➦➤ ➧ ➨
➳ ➵ ➸
➺ ↔
↔ ➻
➟ ➼
↕ ➨
➸ ↔
➽ ➾ ↔
↔
50 100
150 200
250 300
0,00 0,05
↔ ↕ ➙
↔
P N
➫ ➭
➯ ➯
➲ ➟➠
➡ ➢
➤ ➥ ➦
➤ ➧ ➨
➳ ➵
➸ ➚
↔ ↔
➻ ➟
➼ ↕
➨ ➸
↔ ➽
➺ ↔
Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013
TM-21 | 156 Gambar 7b plot nilai-nilai kekerasan dihitung dari bahan dibandingkan dengan
nilai kekerasan dengan beban yang berbeda. Hal ini jelas menunjukkan bahwa prediksi nilai kekerasan dalam perjanjian baik dengan kekerasan Vickers. Hal ini membuktikan
bahwa pendekatan ini adalah pendekatan yang valid untuk memperkirakan nilai kekerasan Vickers. Hal ini membuktikan bahwa program yang dibentuk dapat digunakan untuk
menghubungkan kurva P-h indentasi kontinyu dan nilai-nilai kekerasan Vickers hardness value, yang kemudian dapat digunakan sebagai alat untuk memetakan nilai Hv atas
berbagai bahan untuk membangun hubungan antara Hv dan tegangan representatif sr.
a b
Gambar 7. a Hubungan antara sr vs hrhm berbagai sifat material sy: 100 MPa - 900 MPa, n: 0-0.3, 7b Korelasi nilai kekerasan Vickers Hv berbagai sifat bahan Hv vs σr,
dengan koefisien korelasi 0.992
3.5 Hubungan antara kekerasan Vickers Hv dan tegangan representative σr
Berdasarkan prediksi konsep nilai kekerasan dari kurva P-h yang telah dikembangkan, diketahui nilai kekerasan berpotensi langsung terkait dengan tegangan
representatif sr pada bahan. Dengan terlebih dahulu menentukan nilai kekerasan Vickers Hv bahan atas berbagai sifat, maka hubungan kekerasan Hv dan σr langsung
dieksplorasi menggunakan data proses fitting. Persamaan 14 menunjukkan korelasi antara Hv vs σr, Kurva dapat disederhanakan sebagai garis linier dengan persamaan:
Hv = 0.3115 σr + 11,186 14
Dengan koefisien korelasi data lebih dari 99. Hubungan ini Eqs.14 dapat digunakan untuk prediksi kekerasan langsung direct predictions dari sifat material. Hal
ini telah diperiksa dengan menggunakan dua bahan baja sebagai contoh. Prediksi nilai kekerasan Vickers Hv menunjukkan hasil yang sesuai dengan data eksperimen. Dalam
kasus 0.1 C steel, prediksi nilai-nilai kekerasan Hv adalah dalam 98.368 dari nilai yang diukur, Dalam kasus baja ringan Mild steel, prediksi nilai kekerasan Hv adalah
dalam 98.611 dari nilai yang terukur. Hasil prediksi serupa telah ditemukan di materi lainnya melalui pengulangan dalam 5 Rentang error. Hal ini menunjukkan bahwa,
pendekatan ini dapat digunakan untuk memprediksi nilai-nilai kekerasan dengan akurasi yang memadai dengan rentang kesalahan pengukuran.
4. Kesimpulan
Dalam karya ini, hubungan antara bahan konstitutif parameter σy dan n bahan elasto-plastik, kurva P-h indentasi dan kekerasan dengan vikers indentor telah diselidiki
secara sistematis dengan menggabungkan analisis tegangan represntatif dan pemodelan FE
Ó Ô
-16636x + 16369
ÕÖ ×
ØÙ ÚÛ ÚÜ
200 400
600 800
1000 1200
0,92 0,94
0,96
Ý Þ ß
à
σ r
á â ã
á ä
å æ
Ó Ô
ç è éêê ë
ì êê
è ê í
100 200
300 400
500 600
500 1000
1500
î Ý
Ý Ý
ï ð
ñ
r