MATERIAL TEKNIK

Dedi Nurcipto, MTdedinurcipto@dsn.dinus.ac.id

2 SKSRuang B2.3Jam 8.40-11.10

Perbedaan struktur logam dan non logam

Perbedaan yang sangat mendasar antarabahan logamdibanding dengan bahan bukanlogam adalah mengenai struktur atomnya.Selain itu juga terdapat perbedaan mengenaidaya hantar listrik maupun daya hantarpanasnya.

Bahan- bahan Logam

Bahan Logam

Ikatan Atom

Sifat campuran dari bahan Logam

Sifat- sifat

Struktur Kristal

Sifat- Sifat Logam

• Logam bersifat konduktor ( dapat menghantarkan panas & aliran listrik ).

• Logam tidak mudah leleh, namun logam pun bisa leleh juga dalam temperatur yang tinggi.

• Logam dapat ditempa ( malleable ) dan dapat diregangkan ( ductile ).

• Mengkilap jika digosok.• Berwujud padat, kecuali raksa (cair).• Logam terdiri dari atom-atom yang sangat rapat

satu sama lainnya dan mempunyai berat jenis yang sangat tinggi.

Jenis-jenis Ikatan Kristal

Jenis-jenis Kristal

Krista Molekuler

Kristal Logam

Kristal Ion

Kristal Kovalen

Kristal Ion

Ikatannya timbul karena gaya tarik diantara ion-ion yang bermuatan listrik. Struk natrium Klorida dan klor merupakan contoh dari kristal

Kristal KovalenPada Kristal kovalen, atom yang satu denganatom yang lainnya terikat oleh adanya elektronkulit terluar yang dimiliki bersama. Strukturkristal intan dan sejumlah silikat tertentu terjadikarena jenis ikatan seperti ini.

Kristal MolekulerKristal Molekuler terbentuk oleh molekulmolekul yang jenuh secara kimia, yang terikatoleh satu sama lainnya oleh adanya gaya-gayaVan Der Wals. Struktur Kristal dari gas-gasinert yang beku dan sejumlah banyak bahanbahan organik yang termasuk dalam golonganini.

Lanjutan.....Karena orbital atom bertumpangtindihberulang-ulang, elektron-elektron di kulitterluar setiap atom akan dipengaruhi olehbanyak atom lain. Elektron semacam ini tidakharus dimiliki oleh atom tertentu, tetapi akanbergerak bebas dalam kisi yang dibentuk olehatom-atom ini. Jadi, elektron-elektron inidisebut dengan elektron bebas.

Material Konduktor

Material KonduktorPenghantar ialah suatu benda yang berbentuk logamataupun non logam yang dapat mengalirkan aruslistrik dari satu titik ke titik lain. ke titik lain.Penghantar dapat berupa kabel (penghantar denganselubung isolasi) atau kawat (penghantar tanpaisolasi)

Jenis Bahan Konduktor Bahan-bahan yang digunakan sebagaikonduktor harus memenuhi persyaratan berikut :

1. Konduktifitasnya cukup baik2. Koefisien muai panjangnya kecil3. Modulus kenyalnya (modulus elastisitas) cukupbesar

Jenis Bahan Konduktor Bahan-bahan yang biasadigunakan sebagai konduktor :

1. Logam biasa, seperti : tembaga, alumunium danbesi alumunium dan besi

2. Logam campuran (alloy) yaitu logam dari tembagaatau alumunium yang dicampur dengan jumlahtertentu dari logam jenis lain untuk meningkatkankekuatan mekanisnya

3. Logam paduan (composite), yaitu dua atau lebihjenis logam yang dipadukan atau lebih jenis logamyang dipadukan dengan cara kompresi, peleburan(melting) atau pengelasan (welding)

Klasifikasi Konduktor

Klasifikasi konduktor menurut bahannya :1. Kawat logam biasa, contoh : BCC (bare copper

conductor) dan AAC (all alumunium conductor)

2. Kawat logam campuran(alloy), contoh : AAAC (all alumunium alloy conductor)

3. Kawat logam paduan(composite),contoh : kawat bajaberlapis tembaga (copper clad steel)

4. Kawat lilit campuran(alloy), yaitu kawat yang lilitannyaterdiri dari dua jenis logam atau lebih. Contoh : ACSR (alumunium atau lebih. Contoh : ACSR (alumuniumconductor steel reinforced)

Klasifikasi Konduktor Klasifikasi konduktor menurutkonstruksinya:

1. Kawat padat (solid wire)berpenampang bulat

2. Kawat berlilit (stranded wire) terdiri dari 7sampai 61 kawat padat yang dililit menjadi satu

3. Kawat berongga (hollow conductor) adalah kawatberongga yang dibuat untuk mendapatkan diameter yang besar

Klasifikasi konduktor menurut isolasinya

1. Konduktor telanjang

2. Konduktor berisolasi, contoh : kabeltwisted dan kabel NYY

Ada dua jenis karakteristik konduktor, yaitu :

1. Kekuatan mekanik, contoh : kekuatanTarik

2. Kekuatan listrik, contoh : kekuatan arus

Resistifitas Listrik

Resistifitas listrik dinyatakan sebagai :Ω R = tahanan dalam bahan (Ω)ρ = tahanan jenis bahan (Ω.mm2/m)l = panjang bahan (m)A = luas penampang bahan (mm2)

Resistifitas listrik adalah kemampuan suatu bahan dalam menahan aruslistrik.

Penamaan Konduktor1. Penghantar

N – tembagaNA – alumunium

2. IsolasiY – isolasi PVC2Y – isolasi XLPE

3. Selubung dalamG – karet2G – karet butylK – timah hitam K – timah hitamKL – alumunium dengan permukaan licinKWK – selubung dari XLPEY – selubung dari PVC2Y – selubung dari polietilenZ – selubung dari pita seng

4. PerisaiB – pita bajaF – baja pipihL – jalinan kawat bajaQ – kawat baja berlapis sengR – kawat baja bulat satu lapisRR – kawat baja bulat dua lapisZ – kawat baja berbentuk huruf “Z”

5. SpiralD – spiral anti tekanGb – spiral dari pita baja

6. Selubung luarA – selubung dari yuteY – selubung dari PVC

7. Bentuk penghantar kabelse – sektor pejalsm – sektor serabutre – bulat pejalrm – bulat serabut

Sifat Alloy

Alloy merupakan paduan logam yangmemiliki sifat sifat yang berbeda darikomponen-komponen pembentuknya.Pengaruh dari unsur pemadu tergantungpada bagaimana unsur itu terdapat dalamalloy. Dengan cara paduan sifat-sifat mekanisseperti kekuatan, derajat kekerasan dapatditinggalkan.

SIFAT LISTRIK

Sifat listrik :1.Jika elektron bergerak bebas, mudah terjadi aruslistrik, maka dapat disebut sebagai penghantarlistrik (logam).

2.Jika bahan mudah membentuk kutub positif dannegatif, memiliki sifat dielektrik, dapat disebutsebagai konduktor ion positif/negatif [keramik].

3.Jika elektron terikat pada atom, tidak mudah terjadiarus listrik, dapat disebut sebagai isolator atau non-konduktor

4.Jika bahan dielektrik diberi medan listrik cukup kuatyang melebihi “kekuatan dielektrik”nya, isolator dapatmenjadi konduktor.

1. Tahanankemampuan menahan arus listrik

2. Konduktivitaskemampuan menghantarkan arus listrik

3. Kekuatan dielektrikkemampuan menahan tembus tegangan (bataskemampuan isolasi bahan bila diberi tegangan tertentusampai isolasinya bocor, arus mengalir)

SIFAT LISTRIK

Data tahanan jenis beberapa bahan :

Data kekuatan dielektrik beberapa bahan :

Jika tubuh manusia menjadi konduktor, dan dialiri > 1 mA, jantungnyadapat kacau denyutnya, di samping terjadi konversi energi listrikmenjadi energi termal.

Bahan Isolator

Bahan-bahan yang biasa digunakan dalampembuatan isolator

1. poliester2. resin3. porselen4.micave

Poliester

• Dibentuk dari poliester poliglass yang diperkuatdengan fiberglass

• tidak mudah pecah• mempunyai karakteristrik listrik dan mekanik yang

tinggi• dapat digunakan pada temperatur ruang yang

tinggi dan didekat bahan-bahan korosif

Resin• Dibentuk dari polimeric epoxyresin atau

cycloalphatic resin dapat juga diperkuatdengan fiber glass atauf iber carbon

• Mempunyai ketahanan mekanik dan ketahananterhadap bahan kimia yang baik

• Harga relatif lebih murah

Porselin

• Porselin terbuat dari tanah liat china (China Clay) yang terdapat di alam dalambentukaluminium silikat yang dicampur dengankaolinfealspar dan Quarts (kwarsa).

• Kemudian campuran ini dipanaskan dalamtungku yang suhunya dapat diatur, dibakarsampai keras, halus mengkilat dan bebasdari lubang lubang

• Untuk pembuatan isolator porselindiperlukan suhu berkisar antara 1300 C–150 C dalam waktu 20–70jam

Micaver (mika)

• dibentuk dari bahan-bahan mineral yang tahanterhadap panas

• Mempunyaikarakteristriklistrik maju dan munduryang aman

• dapat beroperasi hingga temperatur 350 Csampai dengan 400C

Jenis Isolator

Isolator untuk saluran transmisi diklasifikasikanmenurut penggunaan dan konstruksinya menjadi :1. Isolator gantung (suspension)2. Isolator pasak (pin)3. Isolator batang panjang (long-rod)4. Isolator pos-saluran (line post)

Isolator gantung (suspension)

Gandengan isolator gantung pada umumnya dipakaipada saluran transmisi tegangan tinggi.

Ada dua jenis isolator gantung, yaitu- jenis clevis - jenis ball-and-socket.

Isolator pasak (pin)Isolator pasak adalah isolator yang memiliki pasak bajayang disekrup pada bagian bawahnya.Digunakan untuk keperluan sendiri-sendiri, karenakekuatan mekanisnya rendah sehingga tidak dibuat dalamukuran-ukuran yang besar.

Isolator batang panjang (long-rod)

Isolator batang panjang mempunyai sedikitbagian logam sehingga tidak mudah menjadirusak. Bentuk rusuknya yang sederhana menyebabkanisolator batang panjang mudah tercuci olehhujan, sehingga tepat untuk penggunaan padatempat tempat yang banyak dikotori oleh garamatau debu.

Isolator pos saluran

Isolator pos saluran terbuat dari porselin dengan pasakbaja yang dipasang pada bagian bawah isolator. Isolator jenis ini terletak pada bagian ujung saluran.

Karakteristik listrik isolator dibagi menjadi :

1. Tegangan lompatan api frekuensi rendah kering2. Tegangan lompatan api frekuensi rendah basah3. Tegangan lompatan api impuls

Karakteristik Listrik Isolator

1. Tegangan lompatan api frekuensi rendah keringTegangan lompatan api (flashover voltage) frekuensirendah kering adalah tegangan lompatan api yang terjadibila tegangan diterapkan diantara kedua elektrodaisolator yang bersih dan kering permukaannya. Teganganini adalah nilai dasar dari karakteristik sebuah isolator

Karakteristik Listrik Isolator

2. Tegangan lompatan api frekuensi rendah basahTegangan lompatan api frekuensi rendah basahadalah tegangan lompatan api yang terjadi bilategangan diterapkan diantara kedua elektrodaisolator yang basah karena hujan atau dibasahiuntuk menirukan keadaan hujan

Karakteristik Listrik Isolator

3. Tegangan lompatan api impulsTegangan lompatan api impuls adalah teganganlompatan api yang terjadi bila tegangan impulsdengan gelombang standar diterapkan.Karakteristik impuls terbagi atas polaritas positifdan negatif.

Karakteristik Listrik Isolator

Terima Kasih