Pengujian Kekerasan Rockwell pada Komposit Polimer PEEK

PEEK (polietereterketon) adalah material komposit berkinerja tinggi yang dibuat dengan menggabungkan resin PEEK dengan material penguat seperti serat karbon, serat kaca, dan keramik. Material PEEK dengan kekerasan yang lebih tinggi memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap goresan dan abrasi, sehingga cocok untuk pembuatan komponen dan bagian tahan aus yang membutuhkan dukungan kekuatan tinggi. Kekerasan PEEK yang tinggi memungkinkan material ini untuk mempertahankan bentuknya tanpa berubah bahkan setelah menahan tekanan mekanis dan penggunaan jangka panjang, yang memungkinkan penggunaannya secara luas di bidang-bidang seperti kedirgantaraan, otomotif, dan perawatan medis.

Untuk material PEEK, kekerasan merupakan indikator penting dari kemampuan material untuk menahan deformasi di bawah gaya eksternal. Kekerasannya memiliki dampak yang menentukan pada kinerja dan aplikasinya. Kekerasan biasanya diukur dengan kekerasan Rockwell, khususnya skala HRR, yang cocok untuk plastik dengan kekerasan sedang. Pengujian ini mudah dan menyebabkan sedikit kerusakan pada material.

Dalam standar pengujian kekerasan Rockwell untuk material komposit polimer PEEK, skala R (HRR) dan skala M (HRM) banyak digunakan, di mana skala R relatif lebih umum diterapkan.

Untuk sebagian besar material PEEK murni tanpa penguatan atau dengan penguatan rendah (misalnya, kandungan serat kaca ≤ 30%), skala R biasanya menjadi pilihan yang lebih disukai. Hal ini karena skala R cocok untuk plastik yang relatif lunak, kekerasan material PEEK murni umumnya berkisar antara sekitar HRR110 hingga HRR120, yang berada dalam rentang pengukuran skala R—sehingga memungkinkan refleksi yang akurat dari nilai kekerasannya. Selain itu, data dari skala ini memiliki universalitas yang lebih kuat di industri ketika menguji kekerasan material tersebut.

Untuk material komposit PEEK dengan penguatan tinggi (misalnya, kandungan serat kaca/serat karbon ≥ 30%), skala M sering digunakan karena kekerasannya yang lebih tinggi. Skala M menerapkan gaya uji yang lebih besar, yang dapat mengurangi dampak serat penguat pada lekukan dan menghasilkan data pengujian yang lebih stabil.

Pengujian kekerasan Rockwell pada komposit polimer PEEK harus sesuai dengan standar ASTM D785 atau ISO 2039-2. Proses intinya melibatkan pemberian beban tertentu melalui indentor berlian dan menghitung nilai kekerasan berdasarkan kedalaman indentasi. Selama proses pengujian, perhatian khusus harus diberikan pada pengendalian persiapan sampel dan lingkungan pengujian untuk memastikan keakuratan nilai hasil. Dua prasyarat utama harus diperhatikan selama pengujian:

1. Persyaratan Sampel: Ketebalan harus ≥ 6 mm, dan kekasaran permukaan (Ra) harus ≤ 0,8 μm. Hal ini untuk menghindari distorsi data yang disebabkan oleh ketebalan yang tidak mencukupi atau permukaan yang tidak rata.

2. Pengendalian Lingkungan: Pengujian disarankan untuk dilakukan di lingkungan dengan suhu 23±2℃ dan kelembaban relatif 50±5%. Fluktuasi suhu dapat secara signifikan memengaruhi pembacaan kekerasan material polimer seperti PEEK.

Standar yang berbeda memiliki ketentuan yang sedikit berbeda untuk prosedur pengujian, sehingga dasar-dasar yang harus diikuti di bawah ini harus didefinisikan dengan jelas dalam operasi aktual.

Kekerasan beberapa material komposit PEEK yang diperkuat bahkan dapat melebihi HRC 50. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengujian sifat mekanik dengan memeriksa indikator seperti kekuatan tarik, kekuatan lentur, dan kekuatan impak. Pengujian standar harus dilakukan sesuai dengan standar internasional seperti ISO dan ASTM untuk memastikan stabilitas kualitas dan kinerja, serta untuk menjamin keamanan dan keandalan aplikasinya di bidang terkait.