Klasifikasi Materiall Teknik

O

OFFICE KLLASIFIKKASIMMATERRIALTEEKNIK

Material Teknik

Use Real 2005 Jurusan Teknik Mesin ITENAS 2

KLASIFIKASI MATERIAL TEKNIK

Material-material yang sering digunakan didalam masalah teknik di bagi menjadi 4 bagian besar :

1. Logam

2. Keramik

3. Polimer

4. Komposit

1. LOGAM

Logam yang digunakan sebagai bahan teknik terbagi menjadi 2 yaitu ;

1. logam berbahan dasar Fe (Ferro) atau besi

2. Logam yang tidak berbahan dasar Ferro (non Ferro)

Logam berbahan dasar Fe di bagi menjadi :

1. Baja

Baja adalah paduan antara Fe dan C (besi dan karbon), karbon maksimum dari baja

adalah 2,1 %. Karbon didalam baja membentuk karbida besi (Fe3C atau sementit)

Berdasarkan komposisi kimia baja dapat di bagi :

Baja karbon :

@. Baja karbon rendah = %C < 0.2%

@. Baja Karbon sedang = 0.2 > %C < 0.5

@. Baja karbon Sedang = %C > 0.5%

Baja Paduan:

Baja terdiri dari unsur Fe+C, tetapi dalam pembuatan baja tersebut ditambahkan unsur-

unsur paduan yang dapat mempengaruhi sifat-sifat dari baja tersebut. Unsur-unsur

paduan yang biasa ditambahkan dalam pembuatan baja seperti : Mn, Al, Ni, Cr, S, P,

Mg, Si, dsb.

Baja paduan di bagi berdasarkan jumlah persentase unsur paduan yang di tambahkan

@ baja paduan rendah = apabila jumlah unsur paduannya < 5% , jumlah ini

tidak merubah sifat baja secara luas.

@ baja paduan tinggi = apabila jumlah unsur paduannya >5%, jumlah ini akan

mempengaruhi sifat baja secara luas contoh : baja tahan karat dengan

unsur paduan Cr >12%.

Berdasrkan Fungsi baja dapat dibagi :

- baja Konstruksi

- Baja Perkakas

- Baja Temperatur tinggi

Material Teknik


2. Besi Cor

Besi cor terdiri dari Fe+C , Komposisi karbon pada besi cor di atas 2,1%. Karbon bebas

dari besi cor berupa Grafit yang memiliki sifat getas.

Dari bentuk grafit besi cor dapat dibagi menjadi :

- Besi cor putih ( tidak memiliki grafit dan sifatnya hampir sama dengan

baja karbon tinggi)

- Besi Cor Kelabu (grafit berbentuk pipih)

- Besi cor nodular (grafit berbentuk bulat)

- Besi cor maliable( grafit berbentuk bunga)

(Gambar struktur mikro besi cor dapat dilihat pada lampiran. red)

Sifat sifat umum dari LOGAM

- Konduktifitas listrik dan termal yang tinggi

- Sifat-sifat mekanik (kekerasan dan kekuatan) umumnya tinggi

- Masa Jenis relatif tinggi

- Bersifat korosi

- Warna yang khas dan tidak transparan

2. KERAMIK

Klasifikasi dari keramik :

1. Bahan ORGANIK bukan LOGAM

Penggunaan dan pemakaiannya pada temperatur tinggi

2. Bahan dari senyawa LOGAM

(oksida,barida, karbida,dan nitrida)

Penggunaan keramik biasanya untuk Isolator, komponen-komponen abrasif, dapat

digunakan sebagai lapisan penghalang termal contoh Batu Tahan Api (BTA)

Sifat-sifat umum dari Keramik

- Keras dan getas

- Kekuatan tarik rendah

- Kekuatan Tekan Tinggi

- Isolator yang baik

- Tahan korosi

- Tahan pada temperatur tinggi

3. POLIMER

Klasifikasi polimer dapat dibagi berdasarkan :

1. Sumber atau asal

- alam : hewan, tumbuhan, dan mineral

- Sintetis : hasil polimerisasi hasil polimer adisi

Material Teknik


2. Sifat termal

- Termoplastik (selulosa, polisterin, Vinil)

- Termoseting plastik (phenol, amino, furan, gemuk)

Sifat-sifat umum dari polimer

- Ringan (masa jenis relatif rendah)

- Tidak tahan temperatur tinggi

- Kekuatan tarik rendah dan keuletan tinggi

- Isolator yang baik

- Modulus elastisitas rendah

4.KOMPOSIT

Merupakan gabungan dua jenis bahan atau lebih yang terdiri dari SERAT dan MATRIK,

digabung dengan konstruksi tertentu tanpa mengubah sifat-sifat bahan penyusunnya.

Jenis-jenis serat :

- serat gelas

- serat karbon

- serat polimer

- serat logam

Klasifikasi dari komposit tergantung kepada bahan-bahan penyusun seperti :

- 1. beton bertulang

matrik = pasir, semen, kerikil

serat = batang baja

Sifat-sifat umum dari komposit =

Tergantung kepada bahan matrik dan bahan serat penyusunnya, karena komposit tidak

merubah sifat-sifat bhan penyusunnya

-2. fibre glass

matrik = Resin

serat = serat gelas

4. carbonex

matrik = Resin

serat = serat karbon

-5. pahat karbida

matrik = Perlit

serat = karbida besi ( sementit)

3. pahat CERMET

matrik = Keramik

serat = logam

Saprol dulu punya cita-cita ingin menjadi pedagang obat keliling karena banyak dikerumuni orang, kemudian berubah dengan bertambahnya usia, ingin menjadi knek angkot karena banyak beri orang uang, nah sekarang ???????????? (kiamat sudah dekat)

Material Teknik


SIFAT-SIFAT MATERIAL

Pemilihan bahan dalam perancangan suatu komponen atau produk adalah berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki oleh bahan tersebut yang sesuai dengan fungsi dan prinsipkerja dari komponen yang dirancang. Jadi yang dimanfaatkan dari suatu material adalah SIFATNYA. Sifat-sifat material

Secara umum dapat dibagi tiga:

1. SIFAT MEKANIK : adalah sifat yang menunjukan kelakuan material apabila material

tersebut di beri beban mekanik (statik atau dinamik)

- Kekuatan tarik-tekan

- keuletan-ketangguhan-lunak

- keras-getas

- strain hardening

- dsb

2. SIFAT FISIK SIFAT KIMIA : adalah sifat yang berkaitan dengan karakteristik fisik atau

kondisi dari material

- titik cair

- konduktivitas panas dan listrik

- massa jenis

- warna

- ketahanan korosi

3. SIFAT TEKNOLOGI : Sifat yang berhubungan dengan kemudahan material untuk

diproses lanjut

Contoh :

- Mampu mesin : kemampuan suatu material untuk di potong

- Mampu cor : kemampuan suatu material untuk dicairkan dan di tuang ke

dalam cetakan tampa adanya cacat ( spt: patah, retak, porositas,

segregasi)

- Mampu las : kemampuan suatu material untuk disambung dengan

menggunakan panas tanpa adanya cacat (spt: fasa keras, retak, distorsi)

- Mampu bentuk : kemampuan suatu material untuk dideformasi plastis

dengan tidak terjadinya necking. (necking adalah pengecilan

penampang pada saat deformasi plastis berlangsung lihat uji tarik Red)

Dalam pemanfaatan material harus mempertimbangkan ketiga sifat diatas untuk

mendapatkan hasil yang optimum dalam suatu perancangan.

Untuk mengetahui sifat-sifat material diatas harus dilakukan pengujian atau evaluasi.

Pengujian secara umum dapat dibagi menjadi dua bagian :

Material Teknik


1. Pengujian merusak (Destructive Test): pengujian ini bersifat merusak benda kerja,

sehingga dalam pengujian ini dibutuhkan spesimen uji. (spesimen uji adalah

duplikat dari benda kerja yang berasal dari bahan yang sama)

2. Pengujian tidak Merusak ( Non Destructive Test) : pengujian ini tidak merusak

benda kerja, jadi tidak di butuhkan spesimen uji dan dapat langsung di uji pada

benda kerja.

Dalam pengujian material harus mengikuti prosedur yang telah disetujui oleh semua orang

yang dikenal dengan nama STANDAR UJI. Standar uji perlu di ikuti agar hasil pengujian

dapat akui atau sama di setiap negara.

Dalam standar uji yang diatur adalah :

1. peralatan pengujian (alat uji)harus sesuai dengan standar

- besar beban yang digunakan

- kalibrasi alat uji yang distandarkan

- dimensi alat uji

2. cara-cara pengujian atau prosedur pengujian

3. benda uji (spesimen):

- ukuran (dimensi)

- dan bentuk.

Beberapa standar uji yang digunakan dalam pengujian material seperti:

1. ASTM = (Ameican Standar Testing Of Material) standar Amerika

2. JIS = ( Japan International Satandart) Standar Jepang

3. DIN = (Dutch Industrie Noermen) Standar Eropa

PENGUJIAN MERUSAK

Pengujian merusak dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari material, dimana

pengujiannya dengan pemberian beban mekanik hingga spesimen mengalami perubahan

bentuk atau deformasi plastis (merusak bentuk spesimen dari bentuk awal).

Beberapa jenis pengujian mekanik:

1. Uji Tarik 2. Uji Impak 5. Uji Lelah

2. Uji Keras 4. Uji Mulur

Di kota dengan jalan raya yang padat kendaraan, sebuah mobil Mercy keluaran terbaru lewat dengan kecepatan rendah, Tiba-tiba kulit rambutan melompat melalui jendela mobilnya dan tergeletak di garis putus-putus warna putih di tengah jalan, Ternyata mobil Mercy saja tidak cukup..apakah ada yang kurang ????? ( Use real. Bandung)

Material Teknik


UJI TARIK

Standar pengujian yang digunakan dalam pengujian tarik : - ASTM E8 : Untuk logam - ASTM D-68 : Untuk polimer dan plastik

- JIS dan DIN

Tujuan dari pengujian : melihat perilaku logam/ material apabila di beri beban tarik.

Peralatan untuk pengujian tarik:

1. mesin dilengkapi :

a. alat untuk mengukur gaya tarik yang tinggi seperti dinamo

b. alat untuk mengukur perpanjangan seperti : Strain gauge.

2. Spesimen. Dimensi dan bentuk dibuat berdasarkan standar yang digunakan.

Dipasaran biasanya material (logam) dapat berbentuk plat(sheet) dan

profile, maka spesimen dibuat berdasarkan bentuk dasarnya seperti :

a. Plat(sheet)

b. profile

Prinsip Pengujian

- Spesimen diberi beban tarik hingga putus

- Selama proses penarikan berlangsung di amati kejadian-kejadian yang

berlangsung pada benda tersebut

Gambar

Uji tarik termasuk uji statik, tetapi pada dasarnya beban tetap naiksecara kontinu, untuk

mendapatkan sifat pengujian statik maka laju penarikan harus si buat sangat lambat atau uji

tarik ini dapat dianggap sebagai uji QUASI STATIK.

Dari mesin uji tarik akan didapat kurva gaya(F) terhadap pertambahan panjang (l), beberapa kurva hasil pengujian tarik dari beberapa jenis material

Gambar

Dari kurva F Vs l belum dapat ditentukan sifat mekanik dari material tersebut, karena ada pengaruh perbedaan luas penampang dan beda panjang untuk material yang sama maka

diperlukan SLENDERNESS RATIO berkisar antara 5,10 dst.

Asumsi : - selama proses penarikan tidak terjadi proses

perubahan penampang. - Agar kriteria statik muncul, maka laju penarikan harus

di buat lambat

Material Teknik


INTERPRESTASI KURVA yang diperoleh dari mesin :

Gambar spesimen Uji tarik

Untuk mempermudah analisis dan interprestasi, maka di cari hubungan antara F Vs l dengan dan e yang dikenal dengan kurva tegangan regangan teknik, dengan hubungan sebagai berikut:

oA

F= (kg/mm2) dimana : = tegangan , Ao = luas penampang awal (konstan)

%100xl

leo

= (%) dimana: e = regangan dan lo= panjang uji awal (konstan)

dengan hubungan ini didapat kurva tegangan regangan teknik ( terhadap e),

Bentuk kurva antara kurva F Vs l dan kurva tegangan regangan ( dan e) hampir sama karena untuk mendapatkan dan e di bagi dengan penyebut yang konstan. Dari kurva dan e dapat ditentukan sifat-sifat mekanis dari material.

Dari kurva hasil uji tarik tersebut terdapat 2 bagian garis :

1. garis lurus dari titik A-B : yang merupakan garis linier dimana perubahan bentuk spesimen seragam (deformasi seragam)

2. Garis lengkung (non linier) titik B-C: deformasi yang terjadi adalah deformasi tidak seragam.

Dapat dilihat pada gambar spesimen pada dua daerah tersebut

F

l

Kurva dari mesin

e

Kurva tegangan regangan teknik

Di konversi

F

l A

B

C

Deformasi seragam (volume Konstan)

Deformasi tidak seragam Volume tidak konstan

Material Teknik


Gambar kurva regangan tegangan teknik

MODULUS ELASTISITAS

Pengertian daerah linier portion :

Gambar daerah proposional

Modulus elastisitas (E) merupakan ukuran kekakuan dari suatu material (RIGIDITAS) semakin

besae E maka material tesebut semakin kaku. Harga E bersifat insensitif yang artinya tidak

dipengaruhi oleh :

- pencampuran unsur paduan

- Perlakuan panas

- Perlakuan dingin

Contoh : harga E untuk semua baja sama

BATAS ELASTISITAS

Batas elastisitas di defenisikan dengan suatu titik y (yielding) pada kurva tegangan-

regangan. Harga titik tersebut sangat sulit ditentukan, maka di cari cara lain untuk

P = titik prosposional y = tegangan luluh u = tegangan ultimit f = tegangan patah Titik O dan P adalah daerah proposional

e

Py u

f

O

dalam keadaan ini material masih dalam keadaan elastis.

Linier portion atau lebih dikenal dengan nama titik proposional adalah :

- batas atas dimana hubungan antara dan e masih linier dan bukan batas daerah plastis.

- Apabila dibebani, akan bertambah panjang dan

apabila beban dihilangkan maka spesimen akan

kembali ke dimensi semula yang sering disebut

dengan DEFORMASI PLASTIS.

- Pada garis linier ini berlaku HUKUM HOOKE , hukum ini

hanya berlaku pada daerah ini.

= E . e E = adalah modulus elastisitas atau modulus young

E = tg

P e

Regangan elastis

Material Teknik


menentukannya yaitu dengan metoda OFFSET , yaitu dengan menarik garis sejajar dengan

garis linier kurva dengan jarak 0.2% dari panjang awal.

KEKUATAN TARIK MAKSIMUM

Adalah sebagai batas maksimum dari beban yang dapat ditahan oleh material yang di

tarik, apabila melebihi batas tersebut maka material akan mengalami NECKING( pengecilan

penampang)

Kekerasan pada daerah deformasi plastis lebih tinggi dari pada kekerasan pada daerah

deformasi elastis, Jadi apabila mendeformasi logam diatas batas mulurnya maka kekerasan

dari logam tersebut akan meningkat hal ini disebut dengan fenomena STRAIN HARDENING.

Fenomena STRAIN HARDENING terjadi akibat deformasi logam pada temperatur rendah

yang mengakibatkan terjadinya penumpukan dislokasi yang tinggi

Jadi melihat perihal diatas dalam rekayasa atau disain, semua pembebanan dalam

prakteknya harus lebih kecil dari batas mulurnya y dan bukan dibawah u karena setelah

Daerah di bawah y adalah daerah deformasi elastis dan di atas y adalah derah deformasi palstis Garis 1 = regangan plastis (0.2 %) Garis 2 = regangan elastis Garis 3 = regangan total et = eplastis + eelastis Harga y sangat penting sebagai acuan dalam perancangan. Dimana tegangan yang terjadi harus lebih kecil dari tegangan yield dari bahan.

e

y

O 0.2 % 2 1

3

e

u

O

ultimite

Daerah deformasi elastis

Daerah deformasi plastis

Daerah deformasi plastis adalah Dimana terjadinya perubahan yang permanen, secara defenisi: Apabila material dibebani akan terjadi perubahan yang permanen walaupun beban telah di hilangkan. Daerah deformasi elastis adalah Dimana terjadinya perubahan yang tidak permanen, secara defenisi: Apabila material dibebani akan terjadi perubahan dan setelah beban dihilangkan maka akan kembali ke bentuk semula

Material Teknik


melewati batas y akan terjadi deformasi yang permanen. Jadi secara praktek harus mengikuti :

yu

i n

Material Teknik


BEBERAPA FENOMENA YANG TERJADI PADA UJI TARIK.

1. pada saat menguji tarik baja karbon rendah

2. Pada penarikan spesimen berbentuk plat dapat terlihat garis-garis seperti pada gambar,

ini disebut dengan fenomena LUDERs BAND

MAMFAAT UJI TARIK

1. Dapat menentukan sifat-sifat mekanik logam terhadap pembebanan tarik dan

diperoleh data-data seperti :

- Kekuatan, keuletan, batas elastis dan plastis, kekakuan, dan ketangguhan.

2. mengetahui besarnya pembebanan yang dapat ditahan oleh material tersebut

3. untuk melihat kekakuan dan keuletan dari material tersebut.

t

O

Kurva ini disebut dengan Kurva tegangan-regangan sebenarnya, dimana :

)1(ln

)1(

eet+=+=

dari kurva ini dapat ditentukan harga koefisien Strain Hardening dari logam dengan menggunakan persamaan alir :

Hardeningstrainkoefisiennanak n == dim Pada daerah linier (hokum Hooke), harga n =1 Dan pada saat ultimit harga n = u

t

O e

1

2 Fenomena mulur

Keterangan : 1. Up yield limit 2. lower yield limit

mengapa hal ini dapat terjadi : penghambatan dislokasi dari atom C yang tidak homogen karena jumlah yang sedikit. Kumpulan karbon yang mengahambat pergerakan dislokasi ini disebut AWAN COTTRELL Fenomena ini hanya terjadi pada baja karbon rendah saja.

Luders Band

Material Teknik


BEBERAPA PENGUJIAN YANG MIRIP DENGAN UJI TARIK

1. Uji Tekan

2. Uji TORSI (TORSION TEST)

2. Uji Bending

Untuk menetukan harga kekakuan E yang lebih cermat yaitu dengan malakukan uji

bending (karena relatif kecil dipengaruhi oleh elastisitas dari mesin uji),

F F Dalam pengujian ini terdapat istilah BARELLING

Akan didapat parameter G yaitu : Modulus Geser

Defleksi ()

F dapat diukur dengan persamaan:

ILFE

danIELF

.

.

.

.

=

=

F = gaya L = panjang spesimen E = modulus elastisitas I = momen inersia penampang

Seorang anak yang katanya Genius bertanya kepada bapak nya. Bapak buka warung sampai kapan? Bapak menjawab dengan santai. Pagi-pagi saat matahari terbit hingga malam sampai matahari terbenam. Sang anak bertanya lagi.. Bagaimana kalau malam matahari tidak terbenam?????????? (.............)

Material Teknik


UJI KERAS

Merujuk pada standar tentang cara-cara pengujian, parameter pengujian dan penyiapan spesimen Pada ASTM ;

1. E-10 . untuk Brinnell (BHN)

2. E-92. untuk Vicker (VHN)

3. E- 18. untuk Rockwell (RHN)

4. E-140. untuk Tabel konversi

5. E- 384. untuk Mikro hardnes test

Tujuan

Untuk mengevaluasi kekerasan suatu material, dengan cara melihat ketahanan suatu

material tehadap deformasi plastis, semakin tahan material tersebut terhadap deformasi

plastis maka material tersebut semakin keras.

BEBERAPA METODA YANG DIGUNAKAN DALAM PENGUJIAN

1. METODA PERBANDINGAN (METODA GORESAN)

Dikembangkan oleh MOSH yaitu dengan cara menggoreskan antara material satu (benda

kerja) dengan material lain (standar uji). Standar uji dibuat dengan skala, yang dikenal

dengan skala mosh yaitu skala 1 hingga 10. Skala 1 paling lunak yang terbuat dari kapur,

sedangkan yang paling keras adalah skala 10 yang terbuat dari intan.

Prinsip pengujian:

Benda kerja digoreskan ke skala yang diawali dari skala yang terkecil hingga dapat dilihat

pada skala ke berapakah benda kerja akan tergores, apabila benda kerja tergores pada

skala tertentu, maka kekerasannya berdasarkan skala tersebut.contoh: kekerasan logam

berada pada skala 2 hingga 4.

Cara metoda goresan ini sering digunakan oleh ilmuan Geologi dan tambang.

2. METODA DINAMIK

yaitu dengan memanfaatkan pantulan, disebut dengan pengujian SHORE SELEROSCOPE.

Prinsip pengujian:

Benda Kerja

Pegas

Bola Baja

Pantulan bola baja Tuas

Skala

Prinsip kerja : Apabila tuas dilepas, maka bola baja jatuh dan menimpa benda kerja, sehinga bola akan memantul keatas. Tinggi rendahnya pantulan dapat dilihat pada skala ukur yang merupakan angka kekerasan dari benda kerja. Sebelum pengujian alat harus dikalibrasi.

Material Teknik


Kelemahan dari metoda ini :

1. Pengotor seperti oli akan menimbulkan efek hidrodinamik yang akan mempengaruhi

hasil dari pengujian (diharapkan permukaan benda kerja bersih)

2. Tidak dapat digunakan pada posisi over head, apabila dilakukan pada posisi ini

harus ada faktor koreksi

3. pengujian harus dilakukan berulang-ulang

4. pelat-pelat tipis tidak di sarankan menggunakan metoda ini, ketebalan yang

disarankan dapat dilihat di standar.

3. METODA PENEKANAN

Ada beberapa pengujian metoda penekanan yang sering dilkukan, penamaan pengujian

berdasarkan nama-nama pencipta alatnya.

a. METODA BRINNELL

Prinsip pengujian :

Pengujian dengan menekan indentor bola baja yang berdiameter 10 mm ke permukaan

benda kerja, permukaan benda kerja (spesimen uji) harus rata dan bebas dari kotoran.

Besarnya gaya penekanan (P) harus lebih besar dari batas luluh dari benda kerja agar

terjadi deformasi elastis berupa jejak bekas penekanan.

Ukuran jejak sangat tergantung kepada besar-kecilnya gaya P yang diberikan.

Dari persamaan dan satuan hasil pengujian kekerasan bahwa adanya hubungan antara

kekerasan dan kekuatan tarik dari suatu material, semakin tinggi kekerasan suatu logam

maka kekuatan tariknya akan semakin tinggi.

Benda kerja

P

Indentor bola baja

Setelah penekanan akan timbul jejak

Jejak hasil penekanan

Tampak atas dari jejak

dJadi prinsip harga kekerasan menurut Brinnell :

BHN = )( 2mmkg

AP

P = gaya penekanan

A= luas jejak d= diameter jejak

BHN

Hubungannya berbanding lurus.

Untuk baja : BHN31=

Material Teknik


HAL_HAL YANG HARUS DIPERHATIKAN selama pengujian kekerasan :

1. menentukan luas tembereng jejak dari bekas penekanan,

2.Besarnya gaya Penekanan (P) 2.DkP = dimana k adalah konstanta yang tergantung dari material berkisar 5 -10.

D = diameter indentor bola baja = 10 mm

Besarnya gaya P = 500kg, 1500 kg dan 3000kg

3. Untuk material yang lunak, akan terjadi aliran material sehingga bekas penekanan

berbentuk seperti gambar.

4. Untuk material yang keras (fenomena RIDGING):

cara mengatasi, dicari metoda pengukuran yang lain, standar merekomendasikan apabila

kekerasan logam >400 BHN disarankan mencari metoda lain untuk menentukan

kekerasannya.

5.Lama waktu penekanan berkisar antara 5 detik hingga 15 detik untuk memberikan waktu

aliran deformasi dari material.

KELEMAHAN DARI BRINNELL

1. dalam pengujian ini diperlukan TES COUPON (spesimen) tidak boleh langsung ke

komponen mesin, karena ukuran indentor yang besar dan beban yang besar akan

menimbulkan jejak yang relatif besar dan dapat menyebabkan KONSENTRASI

TEGANGAN.

2. Tidak dapat digunakan untuk benda kerja yang tipis, karena ada efek aliran

deformasi elastis dari material yang menyentuh anvil (landasan) sehingga tidak

didapatkan hasil kekerasan yang akuran. Hal ini juga dapat merusak indentor.

t

d Dengan mencari harga luas dari tembereng maka Harga kekerasan Dapat ditentukan :

( )222

dDDDPBHN

=

d d

1. Dalam hal ini, sangat sulit untuk menentukan d (diameter jejak)

2. apabila kejadian seperti ini maka harga gaya P harus di turunkan.

- Jejak yang terjadi berbentuk elips - Indentor dapat terdefleksi, Hal ini bisa

diakibatkan karena pemberian beban yang sangat besar

Material Teknik


Semakin tipis benda kerja (untuk bahan yang sama) maka harga kekerasan yang

didapat semakin tinggi, dapat dilihat pada tabel.

Besarnya beban yang diberikan bervariasi :

- 500 kg digunakan untuk bahan-bahan logam lunak (soft steel)

- 1500 kg digunakan untuk baja yang kekerasan sedang

- 3000 kg digunakan untuk baja-baja hasil pengerasan

b. METODA MEYER

Prinsip kerja hampir sama dengan metoda Brinnell, hanya berbeda dalam pengukuran luas

jejeak penekanan dimana luasnya adalah luas permukaan jejak

Dari pengukuran luas jejak antara luas tembereng pada hasil brinnel lebih besar dari luas

permukaan hasil Meyer sehingga pengujian kekerasan untuk bahan yang sama adalah

BHN < MHN (Kekerasan Meyer lebih besar dari BHN).

Cara meyer lebih praktis dibanding dengan Brinnell.

c. METODA VICKER

Prinsip kerja sama dengan Brinnell, tetapi perbendaan dari bahan dan bentuk dari indentor.

Pengujian Vicker menggunakan indentor PIRAMIDA INTAN.

Dengan memperhitungkan sudut maka kekerasan Vicker dapat dihitng dengan persamaan:

2arg854,1 212

dddahdengandPVHN +==

Benda kerja yang tipis

P

Landasan (ANVIL)

TEBAL (mm) BEBAN (KG) 500 1500 3000 2 79 238 476 4 40 119 2386 26 79 159 10 16 48 95

Tabel hasil kekerasan untuk bahan yang sama

d

d Jejak hasil penekanan

Jejak hasil penekanan dilihat dengan mikroskop ukur kemudian dirata-ratakan

221 ddd += dan kemudian dimasukan ke

persamaan

2

4dpMHN =

Material Teknik


Pembebanan pada pengujian VICKER:

1. Beban MAKRO : 1 kg hingga 30 kg. Biasa digunakan untuk mengukur kekerasan

material yang memliki permukaan yang kasar

2. Beban MIKRO : < 1kg (kecil dari 1000g) . Biasa digunakan untuk mengukur

kekerasanFasa-fasa yang terdapat pada logam, sehingga mengukur diagonal jejak

dengan menggunakan mikroskop.

YANG HARUS DIPERHATIKAN DALAM PENGUJIAN

1. Harus menggunakan spesimen uji (TES COUPON), tidak boleh langsung pada

komponen mesin yang akan diuji, karena dapat menimbulkan konsentrasi tegangan.

2. Tebal spesimen jangan terlalu tipis kecuali untuk beban mikro.

3. Jika mengukur harus dilakukan berulang-ulang kemudian hasilnya dirata-ratakan

untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat

4. Jika pengukuran yang banyak, jarak antara jejak tidak boleh terlalu dekat karena

ada efek dari aliran deformasi plastis dari material, hal ini dapat menyebabkan hasil

pengujian tidak akurat.

5. Spesimen harus sangat rata dan sejajar antara permukaan atas dan bawah.

6. Cara penulisan : contoh 4VHN 50g = 216

Artinya : 4 = 4 kali pengujkuran

50g = beban yang digunakan

216 = angka kekerasan

1360 Alas bebrbentuk bujur sangkar dengan sudut kemiringan 1360 d

d

Jejak

1.5d 3d

1

Aliran deformasi plastis dari material

Jejak

2

Apabila pengujian seperti ini, angka kekerasan pengujian 2 lebih keras dari pengujian 1 akibat dari strain hardening dari pengujian 1

Material Teknik


d. KNOOP

Prinsip hampir sama dengan Vicker hanya luas penekanan yang berbeda dan alas

penekanan berbentuk BELAH KETUPAT.

e. ROCKWELL

Pengujian Rockwell memiliki dua beban :

1. Beban minor : Harganya tetap 10 kg, berfungsi untuk penekanan awal, agar

kotoran dan kerak atau logam-logam sisa pemotongan tidak terhitung kedalam

harga kekerasan.

2. Beban Mayor : Harganya berubah-ubah tergantung kepada skala yang

digunakan dan jenis indentor yang diguanakan .

Pengujian Rockwell memiliki skala-skala pengukuruan yang tergantung dari kekerasan

logam yang di uji pada umumnya untuk logam menggunakan :

- skala A = RA = untuk logam yang keras

- Skala B = RB = untuk logam yang lunak

- Skala C = Rc = untuk logam hasil pengerasan

Pada tiap skala menggunakan harga beban dan bentuk indentor yang berbeda, besarnya

beban : 100 kg, 150 kg.

Rockwell juga memiliki dua jenis indentor :

- Indentor Bola Baja untuk skala B digunakan untuk logam-logam lunak

- Indentor Intan : untuk skala C digunakan untuk logam keras.

d Jejak

25.1 dpKHN =

Pengujian ini lebih efektif dan praktis dibanding VICKER

Selisih penekanan

Beban mayor

Beban minor Prinsip pengujian : Tahap I : Menerapkan beban minor 10 kg, dengan waktu penenkanan sekitar 10 menit (untuk aliran material ) Tahap II : Merapkan beban mayor , yang bebannya tergantung skala yang digunakan, Penetrator menusuk benda kerja lebih dalam. Maka prinsip pengukuran kekerasannya adalah : Selisih Kedalaman penekanan antara beban minor dan mayor.

Material Teknik


Pertimbangan yang harus diperhatikan pada tiap-tiap metoda metoda penekanan diatas:

1. Metoda BRINELL : digunakan untuk mengukur kekerasan logam tersebut terdiri dari

fasa yang banyak (perlit,ferit, grafit), karena Brinell memiliki diameter indentor yang

besar (10 mm).

2. mikro VICKER DAN KNOOP : Untuk mengukur kekerasan suatu fasa (kekerasan Fasa)

yang ada pada suatu logam, karena indentor piramida intan dan beban yang

digunakan kecil.

3. Rocwell digunakan untuk logam yang keras (digunakan indentor intan, apabila

menggunakan bola baja indentor akan terdefleksi)

4. Harga kekerasan dari rockwell, Vicker dan Brinnell berbeda-beda tapi dapat

dikonversi menggunakan tabel konversi, dimana Rockwell angkanya puluhan

sedangkan Brinell, vicker dan knoop angkanya ratusan.

gggggggggg

Material Teknik


UJI IMPAK

Rujukan Standar ASTM A370.1, dimana standar mengatur tentang prinsip pengujian ukuran spesimen dan metoda-metoda pengujian. Tujuan Pengujian :

1. Melihat ketahanan material terhadap pembebanan yang tiba-tiba (impak)

2. Untuk melihat apakah material tersebut ulet atau getas, hal ini dapat dilihat dari

harga impak (HI) (dimana untuk material yang ulet memiliki HI yang tinggi dan untuk

material yang getas memiliki HI yang rendah). Ulet dan getas juga dapat dilihat dari

bentuk patahan hasil pengujian. (untuk yang ulet bentuk patahan berserabut

sedangkan yang getas mengkilat.

3. Untuk menentukan temperatur transisi dari material, temperatur transisi adalah

temperatur peralihan antara patah ulet dan patah getas.

Prinsip Uji Impak

Gambar spesimen

Metoda pengujian :

Metoda pengujian ada 2:

1. METODA IZOD 2. METODA CHARPY

Spesimen

H2 H1

Pendulum

Pendulum menumbuk secara tiba-tiba menimpa spesimen hingga spesimen patah, agar bisa patah berat pendulum dan sudut pendulum dibuat sedemikian rupa. Penentuan harga impak dilihat dari besarnya energi yang diserapdari material E = mg (H1 H2) Persamaan harga impak=

AEHI = A adalah luas daerah dibawah takikan

Luas dibawah takikan

Ukuran dan bentuk spesimen dapat dilihat distandar.

F

Spesimen

Dies

F

spesimen

penumpu

Spesimen Izod lebih panjang dari spesimen uji Charpy

Takikan

Material Teknik


Dari pengujian didapat grafik antara Harga Impak terhadap Temperatur.

Temperatur Transisi adalah temperatur peralihan antara patah getas dan patah ulet, ada

beberapa cara untuk menentukan temperatur transisi,.

1. Temperatur NDT : adalah temperatur transisi dimana dibawah temperatur tersebut

logam bersifat getas 100%

2. Temperatur FTP : adalah temperatur transisi dimana diatas temperatur tersebut

logam bersifat ulet 100%

Jadi Temperatur transisi adalah untuk menentukan temperatur operasi dari material,

temparatur OPERASI harus LEBIH BESAR DARI TEMPERATUR TRANSISI.

Material yang dapat digunakan pada temperatur rendah disebut dengan material

CRYOGENIC, sering digunakan aluminium atau baja tahan karat Austenitik, karena logam

tersebut sangat ulet pada temperatur rendah dapat dilihat dari grafik, logam tersebut tidak

memiliki temperatur transisi.

..............................................\XV903 ,9ZD5 .........................

Pengujian dilakukan pada beberapa temperatur. Daerah transisi adalah daerah dimana terjadi patah ulet dan patah getas. Baja Pada temperatur rendah logam bersifat getas sedangkan pada temperatur tinggi logam bersifat ulet. Jadi pada baja , untuk bahan yang sama tetapi temperatur pengujian berbeda maka harga impak nya bebrbeda-beda. Aluminium tidak memiliki daerah transisi, pada temperatur rendah dan tinggi bersifat ulet

T

HI

Daerah Transisi

Ulet

Getas

Baja

AL

FTP NDT

Cara makan yang teratur hanya dimiliki oleh dua ekor binatang, yaitu Belalang dan Kupu-kupu, karena siang makan nasi kalau malam minum susu

Material Teknik


UJI MULUR

Tujuan untuk melihat perilaku material apabila di bebani dengan beban yang konstan dan dipengaruhi oleh temperatur. Rujukan dari ASTM E 150 untuk temperatur tinggi dan E 139 untuk temperatur rendah.

Dari pengujian ini didapat diagram uji mulur

Faktor yang berpengaruh :

1. Beban : semakin besar beban yang diberikan semakin cepat putus

2. Temperatur : Semakin tinggi, sehingga perpanjangan juga semakin besar dan cepat

putus. Material yang putus pada temperatur tinggi disebut juga dengan fenomena

Rupture Stress

Material yang bekerja pada temperatur tinggi harus memiliki sifat :

- Ketahanan terhadap mulur (creep)

- Kekuatan yang tidak menurun

- Tahan korosi

.........................\XV903 09ZD5 .......................

F

Elemen pemanas

Q spesimen

Prinsip : Spesimen di tarik dengan beban konstan dan spesimen dipanaskan pada temperatur konstan hingga spesimen putus.

I

II III

IV

Waktu

Perpanjangan Ada 4 Segmen pada kurva: Segmen I : Ada perpanjangan sesaat, karena baru diberi beban (instant elongation) Segmen II : Perpanjangan seolah-olah diperlambat, pada saat yang sama diameter mengecil, hal ini disebabkan oleh strain Hardening Segmen III : Penampang mengecil, dimana perpanjangan dan peghambatan dari strain hardening seimbang Segmen IV : Penampang semakin mengecil, perpanjangan seolah-olah dipercepat, karena sudah tidak ada efek dari strain hardening hingga putus

Mengapa orang kalau kencing selalu bilang sama orang lain??? Aduh kepengen pipis oiorang yang demikian adalah orang yang patuh sama orang tua.karena pada waktu kecil orang tuanya selalu bilang..kalau mau pipis bilang-bilang sama mama. ( biar nggak ngompol) sehingga kebawa-bawa hingga dewasa

Material Teknik


UJI LELAH

Pengujian mekanik dengan pembebanan dinamis, dimana bebannya berfluktuasi terhadap waktu. Tujuan pengujian : untuk melihat kelakuan logam terhadap suatu pembebanan dinamis

(pembebanan yang berfluktuasi terhadap waktu)

Ada beberapa karakteristik beban dinamis :

1. Reverse Cycle (Tarik-Tekan)

2. Revetitif (tarik-tarik)

3. Tarik-Lepas

waktu

Kondisi Tekan

Kondisi Tarik

1 siklus

min

max

waktu

Kondisi Tarik

Kondisi Tarik

1 siklus

min max

waktu

Kondisi tanpa beban

Kondisi Tarik

1 siklus

min

max

Material Teknik


Spesimen mirip dengan uji tarik, hanya cara pembebanan yang berbeda. Cara penerapan

beban pada benda kerja selama proses pengujian dapat dilakukan dengan cara :

A. ROTARI BENDING

Apabila diputar 180o

Hal ini dilakukan berulang-ulang hingga permukaan yang mengalami tarik akan retak, retak

menjalar hingga putus. Beban seperti ini sering disebut dengan ROTARY BENDING.

B. Dynamic Mesin

Dari hasil pengujian diperoleh 2 hal :

1. diagram yang menghubungkan antara TEGANGAN dan SIKLUS yang di lihat hingga

material putus

P A B

C D

Benda akan mengalami : Daerah AB mengalami TEKAN Daerah CD mengalami TARIK

A

D C

B

C D

B A Maka : Sisi AB mengalami TARIK Sisi CD mengalami TEKAN

Dengan peberian beban seperti ini maka benda kerja akan mengalami buckling

SSu

N (siklus)

Se

Garis batas lelah (endurance)

Pembebanan dinamik diberikan harus di bawah batas lelah agar umur pemakaian dari bahan lebih panjang, apabila pembebanan diatas batas lelah dari bahan maka umur dari bahan akan berakir pada siklus tertentu (seperti N1)

N1

Material Teknik


Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pembebanan dinamik

1. Untuk beban statik

yieldultimit

ijin Sf

Material Teknik


TEORI ATOM

Sifat-sifat suatu logam sangat terkait dengan: 1. sifat suatu atom (interaksi anatr atom) yang menyusun logam tersebut 2. Susunan atom di dalam ruang

Rujukan dari teori atom :

1. Teori atom BOHR

2. Teori atom Rutherford

3. Sifat atom menurut Mendeleyef

4. Teori Pauli (posisi electron pada suatu keadaan)

Kerangka suatu atom dilandaskan pada :

Pengukuran jarak antar atom dilakukan oleh Angstrom = 10-8 cm

Karakteristik jumlah atom:

1. Pada hakekatnya atom itu netral

2. Nomor atom dikaitkan dengan jumlah electron yang mengelilingi inti atom

3. Massa atom dikaitkan dengan intinya saja.

4. Bahwa electron-electron yang berputar mengelilingi inti pada lintasan dengan

energi tertentu, hal ini akan menentukan :

a. terkait sifat listrik dan magnit

b. terjadi pemilahan energi(ada pelepasan dan penyerapan energi )

5. Ada lintasan yang terisi dan ada yang tidak terisi sehingga akan saling mengisi

dikenal dengan intertisi.

6. Jumlah elecktron dikulit terluar :

- berjumlah 8 , ini akan bersifat stabil (tidak reaktif atau kondusif)

- Tidak berjumlah 8 akan bersifat reaktif atau konduktif

Semua unsur cendrung untuk mencapai tingkat stabil atau mencapai jumlah kulit terluar 8,

atau mengikuti kaidah OKTET. Contohnya gas IDEAL.

SEMUA ZAT MENGIGINKAN TINGKAT STABILITAS YANG TINGGI, untuk menjadi stabil, atom-

atom yang tidak memiliki jumlah electron 8 pada kulit terluar akan berupaya membuat

CLUSTER, cluster terbentuk karena adanya IKATAN KIMIA atau IKATAN ATOM

Inti Atom: proton(+) dan Newtron

Kulit Terluar (lintasan)

Electron (e) mengelilingi inti atom

Material Teknik


Dari sisi atom ikatan yang terjadi pada hakekatnya merupakan upaya agar atom-atom

tersebut memiliki konfigurasi electron seperti pada gas mulia dimana KEBERADAAN IKATAN

ATOM AKAN MENETUKAN SIFAT DARI LOGAM TERSEBUT

Sifat ikatan yang terjadi dapat dikelompokan menjadi :

1. IKATAN ION = ikatan electrovalen heteropolar

Ikatan ion terbentuk karena ada efek electrostatik karena perbedaan muatan dari

atom-atom. Secara defenisi ikatan tarik menarik antara ion positif dan ion negatif

(ikatan electrovalen) contoh:

Secara fisik sifat dari ikatan ion memiliki titik cair tinggi dan konduktifitas listrik yang

jelek

2. Ikatan KOVALEN = ikatan Homopolar

Ikatan ini terbentuk karena penggunaan electron secara bersama-sama, sehingga

masing-masing atom dapat menggunakan konfigurasi atom pada kulit terluar,

contoh:

Contoh : Intan, grafit, senyawa-senyawa logam dan non logam

3. Ikatan Logam

Terjadi lazimnya pada unsur-unsur transisi

4. Ikatan lemah : ikatan yang terbentuk karena efek polaritas seperti pada magnet,

ikatan lemah di temukan oleh Van der Walls

Ikatan ikatan ini tercermin pada sifat FISIK dan MEKANIK dari material

Na

Cl

e-

Na, memiliki 7 electron pada kulit terluar Cl, memiliki 1 electron pada kulit terluar

Na = Na+ + e- e- + Cl+ = Cl- akan membentuk senyawa Na+Cl- Electron pada Cl berpindah untuk mencapai stabil.

Cl

e-

Cl Akan membentuk Cl2 , Cl memiliki 7 kulit terluar, untuk mencapai stabil akan

menggunakan electron secara bersamaan

Penggunaan Electron secara bersamaan

U S Logam A Logam B

Ikatan lemah

Material Teknik


BILANGAN KOORDINASI

Adalah Jumlah atom yang mengelilingi atau yang bersinggungan dengan satu atom

Contoh :

Setiap atom ingin memiliki konfigurasi seperti logam mulia tetapi dibatasi oleh bilangan

koordinasi 8 dan 12, maka akan terbentuk susunan atom yang teratur, Seperti :

Karena ukuran atom, sudut dan rusuk atom sama maka gambarnya dapat disederhanakan

lagi, seperti :

Susunan Atom yang terkecil didalam ruang disebut Juga dengan SEL SATUAN atau LATICE

atau UNIT CELL atau kristal.

Parameter dari sel satuan adalah :

1. Rusuk (a)

2. Sudut () Bentuk-bentuk dari sel satuan :

1. Kubus 5. Triclinik

2. Tetragonal 6. Monoclinik

3. Heksagonal 7. Rombihedral

4. oktorombik yang di cetak tebal dimiliki oleh senyawa.

Yang berkaitan dengan logam adalah :

1. kubus dengan rusuk a = b = c

2. Tetragonal dengan rusuk : a = b c

3. Heksagonal dengan rusuk : a = b c

A B

Atom A dikeklilingi atau disinggung oleh 7 atom sedangkan B tidak bersinggungan dengan A, maka susunan atom seperti disebut atom A memiliki bilangan koordinasi 7. Untuk logam bilangan koordinasinya 8 dan 12

Dapat digambarkan

Rusuk Kisi

a Ini merupakan susunan atom terkecil didalam ruang

Material Teknik


Karakteristik SEL SATUAN adalah Sel satuan tidak dapat berubah dengan diberinya

deformasi.

Contoh Sel Satuan :

KUBUS

1. Kubus sederhana (simple Cubic)

Memiliki bilangan koordinasi = 6 ( dimana satu atom dikeklilingi oleh 6 atom yang

sama , ini tidak logam

Jumlah atom persatuan sel satuan :

,1881 atomx = ini berguna untuk menetukan masa jenis atom teoritik. Perhitungan diatas berdasarkan :

Rongga antar atom : disebut dengan rongga Okta Tetrahedral yang tergantung

pada nomor atom , nomor atom yang besar maka diameter atom ikut besar.

2. BODY CENTRE CUBIC (BCC)

Memiliki 8 bilangan koordinasi.

3. Ghsljthas

a

b

a = b

Hanya 1/8 bagian yang masuk kedalam sel satuan

Rongga antar atom

a

b

Jumlah atom per sel satuan

atomatomatomx 211881 =+= memiliki bidang geser (bidang slip) = 6 bidang slip adalah bidang yang memiliki jumlah atom terbanyak dan terpadat. Cotoh logam : Cr, Fe, Mo, Tungsten, Ti, Nb, Ba

Klasifikasi Materiall Teknik

Documents

Transcript of Klasifikasi Materiall Teknik