Material pipa
-
Upload
frendi-wardhana -
Category
Documents
-
view
244 -
download
1
Transcript of Material pipa
-
7/28/2019 Material pipa
1/26
-
7/28/2019 Material pipa
2/26
Material baru dan terbarukanPendahuluanMaterial dengan jenisnya yang bermacam-
macam telah menjadi bagian dariperadaban manusia sejak dahulu.
Manusia memerlukan material untuk dapat
menghasilkan sesuatu yang dapat difungsikan
untuk membantu berbagai macam
aktivitas manusia seperti menebang
kayu, mambajak sawah, memasak, dll. Beberapajenis material telah lama dikenal oleh manusia sejak
lama. Logam telah dipergunakan
oleh manusia sejak 3000 SM, manusia telah mengenal
beberapa jenis logam yang telah
dijadikan berbagai macam
alat/perkakas untuk membantu dan memudahkan
aktivitasmanusia. Tembaga telah dipergunakan sejak 3200-
2300 SM, oleh karenanya disebut
Zaman Tembaga. Perunggu pada kisaran waktu
2300- 700 SM dan zaman ini disebut
sebagai Zaman Perunggu. Penggunaan logam
kemudian lebih meluas ke berbagai
aspek kehidupan manusia setelah ditemukannya besi
sebagai materi logam yang lebih
kuat daripada temaga dan perunggu, zaman
ini kemudian disebut sebagai Zaman Besi
dan dimulai pada kisaran tahun 700- 1 SM. Zaman
sekarang ini telah terdapat banyak
jenis material logam yang dikembangkan dengancara memadukan berbagai jenis
logam berbeda.
Keramik juga telah dipergunakan manusia sejak
lama. Keramik yang banyak
-
7/28/2019 Material pipa
3/26
ditemukan sebagai artefak- artefak peninggalan
kebudayaan yang telah lampau banyak
dipergunakan sebagai benda hiasan, wadah, dan
tempat untuk sesuatu dan terbuat dari
tanah liat yang dibakar (clay). Pada abad 20, istilah keramik kemudian
dipergunakan
untuk berbagai mecam aplikasi- aplikasi
keteknikan/rekayasa (engineering). Material
keramik untuk bidang rekayasa adalah materialyang mampu menahan suhu yang
tinggi yang tidak mampu ditahan
oleh logam. Semikonduktor adalah salah satu contoh
dari material keramik rekayasa (engineering
ceramic) untuk aplikasi pada bidang
elektronik. Salah satu keunggulan dari material
keramik terbaru adalah ketahanannyaterhadap temperature yang sangat tinggi (>
1200C) dimana logam tidak bisa.
-
7/28/2019 Material pipa
4/26
-
7/28/2019 Material pipa
5/26
Keunggulan tersebut dimanfaatkan pada desain
pesawat ulang- alik yakni pada bagian
hidung dan sisi bagian bawah yang
harus menahan panas sangat tinggi ketika
bergesekan dengan lapisan atmosfir bumi.
Kemudian pada abad ke- 21, makin banyakjenis material baru yang ditemukan.
Dengan makin dieksplorasinya minyak bumi
maka tidak hanya bahan bakar saja yang
diproduksi dari cairan- yang- memfosil tersebut akan
tetapi juga material. Material yangdiciptakan dari turunan minyak bumi kemudiandisebut sebagai polimer. Polimer
kemudian dikembangkan lagi menjadi banyak sekali
turunan- turunan dengan sifat yang
bermacam- macam. Material polimer memiliki
keunggulan yakni densitasnya yang
rendah sehingga banyak diaplikasikan padakehidupan sehari- hari seperti untuk
packaging, wadah, aksesoris interior maupun
eksterior. Pengembangan material tidak
hanya berhenti pada ketiga jenis material yang
telah dijelaskan sebelumnya, akan
tetapi terus dilanjutkan dengan menggabungkan
material- material berbeda untuk
memperoleh sifat material yang lebih
baik. Material ini kemudian disebut sebagai
komposit. Material komposit dikembangkan dengan
menggabungkan beberapa jenis
material berbeda untuk mendapatkan sifat material
yang lebih baik yang berasal dariperpaduan masing- masing material penyusun komposit
tersebut.
Klasifikasi Material
-
7/28/2019 Material pipa
6/26
Seperti yang telah disinggung sebelumnya, material
pada dewasa ini
diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis yakni;; (1)
Logam, (2) Keramik, (3) Polimer, (4)
Komposit. Klasifikasi lebih kecil kemudian dibuat lagi
berdasarkan pada perbedaan sifatyang ada.
LogamMaterial logam memiliki konduktor
panas dan listrik yang sangat baik. Tak hanya
itu, material ini juga memiliki sifat-sifat mekanis yang unggul dibandingkan denganjenis material yang lain. Ada beragam
jenis material logam yang ada saat ini, seperti
yang terlihat di tabel periodik unsur, material logam
menempati mulai dari golongan IA
-
7/28/2019 Material pipa
7/26
-
7/28/2019 Material pipa
8/26
dan IIA serta golongan B (logam transisi). Dari
sekian banyak jenis logam, ada
beberapa logam yang mendapatkan porsi besar di
dalam apikasi- aplikasi dunia rekayasa
(engineering). Logam- logam tersebut diklasifikasikan
ke dalam istilah ferrous dan non-ferrous. Logam ferrous adalah yang yang
berbasis pada Besi (Fe) sebagai komponen
penyusun utama sedangkan non- ferrous adalah
selain Fe yang menjadi penyusun
utamanya. Beberapa non- ferrous digolongkanke dalam base metal dikarenakan mudabereaksi dengan oksigen (terkorosi)
membentuk lapisan oksida di permukaannya.
Beberapa non- ferrous tersebut adalah Aluminium
(Al), Tembaga (Cu), Timbal (Pb),
Seng (Zn), Nikel (Ni), dan Timah
(Sn). Ada juga jenis non- ferrous lain yangjuga banyak
diaplikasikan yakni Magnesium (Mg) dan Titanium
(Ti).
Gambar 1. Klasifikasi (Taksonomi) Logam
-
7/28/2019 Material pipa
9/26
-
7/28/2019 Material pipa
10/26
Ferrous
Logam ferrous lebih banyak diaplikasikan di
dalam dunia rekayasa karena
beragam sifat mekanis yang ditawarkan dari jenis-
jenisnya yang berbeda. Berdasarkan
konsentrasi karbonnya maka kelompok logamferrous dibedakan menjadi Baja (Steel)
dan Besi Tuang (Cast Iron).
Baja (Steel)
Karbon di dalam matriks besi akan memperkuat besi
yang dalam keadaan murnirendah sifat mekaniknya. Jika di dalammatriks besi kandungan karbonnya maksimal
2% maka disebut sebagai baja, tapi
jika kandungan karbonnya lebih besar dari 2%
maka disebut sebagai besi
tuang. Gambar 2 menunjukkan diagram
kesetimbanganantara besi dan karbon (Fe- C Phase Diagram).
Gambar 2. Fe- C phase diagram
-
7/28/2019 Material pipa
11/26
-
7/28/2019 Material pipa
12/26
Baja kemudian diklasifikasikan lagi ke dalam
jenis- jenis berdasarkan kisaran
karbon yang terkandung di dalam matriks besi.
Ada beberapa jenis fasa yang terdapat
di dalam baja dan juga besi tuang. Fasa-
fasa tersebut adalah seperti yang terlihat padadiagram fasa Fe- C yaitu;; Austenite,
Ferrite, Pearlite, dan Cementite. Berdaraskan
kandungan karbonnya maka baja dibedakan menjadi
3 jenis yakni;;
1. Baja karbon rendah (Low C steel)Baja jenis ini memiliki kandungan karbonhingga 0,3% sehingga memiliki mampu
bentuk yang baik dan mampu las yang baik. Oleh
karena kandungan karbonnya yang
rendah maka baja jenis ini banyak dipergunakan
untuk kaleng, panel kendaraan, kabel,
dll. Baja low C untuk aplikasi tersebut kandungankarbonnya < 0,1% dengan mangan
(Mn) sampai 0,4%, ditemui dalam bentuk lembaran
tipis (sheet atau strip). Untuk plate
pada aplikasi structural umumnya kandungan
karbonnya dinaikkan hingga 0,3%
dengan kandungan Mn hingga 1,5%. Kemungkinan
aplikasinya adalah untuk produk
proses stamping, forging, seamless tube, dan boiler
plate.
2. Baja karbon sedang (Mild steel)
Tidak berbeda dengan Low C steel kecuali
kandungan karbonnya pada kisaran
0,3- 0,6% dan mangannya 0,6-1,65% sehingga memiliki ketangguhan dan keuletan
yang baik, kekuatan
sedang. Umumnya baja jenis ini dipergunakan
-
7/28/2019 Material pipa
13/26
untuk shafts, axles,
gears, crankshafts, couplings dan forgings. Untuk
baja dengan kadungan 0,4- 0,6% juga
dipergunakan untuk rails, railway wheels, dan rail
axles.
3. Baja karbon tinggi (High C steel)
Baja jenis ini memiliki kandungan karbon
>0,6% sehingga memiliki kekuatan
mekanis yang tinggi tetapi keuletan yang rendah.
Baja ini memiliki kekerasan dan
ketahanan aus yang tinggi. Baja karbon tinggidiaplikasikan untuk material pembuatanpegas dan kabel kuat- tinggi, rolling
mills, rope wire, screw drivers, hammers, wrenches,
band saws.
-
7/28/2019 Material pipa
14/26
-
7/28/2019 Material pipa
15/26
Gambar 3. Beberapa contoh aplikasi dari
baja karbon
Besi Tuang (Cast Iron)
Adapun besi dengan kandungan karbon yang lebih
besar daripada 2% makadisebut sebagai besi tuang (cast iron). Besi tuangmemiliki kandungan karbon jenuh
sehingga kelebihan karbon ini akan berbentuk karbon
bebas yang tidak mengisi matriks
dari besi. Karbon bebas ini disebut sebagai
grafit. Besi tuang digolongkan sebagai
berikut ini;;1. Besi tuang putih (white cast iron)
Besi tuang ini keras dan getas, memiliki ketahanan
aus yang baik. Hal tersebut
dikarenakan matriks yang menyusun besi tuang
ini adalah pearlite dan cementite yang
keras dan getas. Besi
tuang jenis ini dibuat dengan pendinginan yang
sangat cepat
sehingga mencegah terbentuknya grafit di dalam
besi tuang. Biasanya dengan
memasangkan pendingin (chiller) di permukaan
cetakan. Aplikasi dari besi tuang putih
adalah;; brake shoes, shot blastingnozzles, mill liners, crushers, pump impellers dan
abrasion resistant parts.
-
7/28/2019 Material pipa
16/26
-
7/28/2019 Material pipa
17/26
2. Besi tuang kelabu (grey cast iron)
Besi tuang ini dihasilkan dari proses pendinginan
lambat. Matriksnya berupa
ferrite dengan grafit yang tersebat berbentuk
flakes. Memiliki kuat tekan, ketahanan
fatik, dan ketahanan aus yang tinggi.Adanya grafit memberikan keuntungan berupa
kapasitas meredam getaran yang ringgi. Aplikasi
untuk besi tuang ini adalah;; gears,
flywheels, water
pipes, engine cylinders, dan brake discs.3. Besi tuang mampu tempa (malleable cast iron)Besi tuang ini dibuat dengan memberikan
perlakuan panas kepada besi tuang
putih. Matriksnya adalah ferrite dengan partikel-
partikel grafit bebas. Besi tuang mampu
tempa memiliki keuletan dan mampu mesin yang
baik. Besi tuang mampu tempadengan matriks ferritic lebih lunak dan tidak
kuat serta keras dibandingkan yang
bermatriks pearlite. Aplikasi dari besi tuang
jenis ini adalah;; parts of power train of
vehicles, bearing caps, steering gear
housings, agricultural equipment, railroad
equipment.
4. Besi tuang nodular (nodular cast iron)
Sebenarnya jenis ini sama dengan besi tuang
kelabu, yang membedakan adalah
morfologi/bentuk dari grafitnya yaitu
berbentuk bulat (spheroid) di dalam matriks ferrite
atau pearlite. Modifikasi grafit ini denganpenambahan magnesium (Mg) ke dalam
leburan sebelum casting. Memiliki keuletan yang
tinggi, kekuatan fatik yang baik,
-
7/28/2019 Material pipa
18/26
ketahanan aus baik, ketahanan guncang baik
serta. Aplikasi untuk besi tuang jenis ini
adalah;; automotive engine crankshafts, heavy duty
gears, military and railroad vehicles.
Proses pembuatan besi baja dilakukan dengan
mereduksi bijih besi (umumnyamagnetite [Fe3O4]) dengan reduktor karbon (kokas)
di dalam tanur tinggi (blast
furnace). Hasil dari proses tersebut adalah Pig Iron
yakni besi yang masih harus diatur
kembali kadar karbonnya untuk dijadikan baja.
-
7/28/2019 Material pipa
19/26
-
7/28/2019 Material pipa
20/26
Gambar 4. Beberapa contoh aplikasi dari besi tuang
Non- ferrous
Logam- logam selain besi disebut sebagai non-
ferrous metal. Seperti yangdisinggung sebelumnya, sebagai contoh dari logam-logam tersebut adalah aluminium,
tembaga, nikel, titanium, timbal, timah, dan lain-
lain serta paduan- paduannya. Ada
beberapa kriteria yang diinginkan dari material
ini untuk aplikasi- aplikasi structural
tertentu pada bidang rekayasa seperti ringan, kekuatantinggi, non- magnetik, titik lebur
-
7/28/2019 Material pipa
21/26
-
7/28/2019 Material pipa
22/26
tinggi, ketahanan terhadap korosi karena lingkungan
atau kimia. Berikut adalah
beberapa penjelasan dari logam- logam tersebut.
1. Aluminium
Logam Aluminium dalam keadaan murni
sangat lunak, ringan, tidak beracun(sebagai logam), non- magnetik. Aluminium
juga mudah dibentuk (forming), dimesin
(machining), dan dituang (casting). Untuk
meningkatkan kekuatannya maka aluminum
dipadu (alloying) dengan beberapa jenis logam lainyang memiliki struktur kristal yangsama. Aluminum paduan (alloy) kemudian
diklasifikasikan ke dalam beberapa seri
sesuai dengan logam pemadunya.
Tabel 1. Jenis paduan aluminum dan aplikasinyaSeri
PaduanPaduan Utama
Sifat- sifat
Industri
1xxx
-
High corrosion resistance,
high electrical and thermal
conductivity, easy
workability
Electrical and
chemical
2xxx
Tembaga (Cu)
High strength
Aircraft, automobile3xxx
Mangan (Mn)
Combines moderate
strength with good
-
7/28/2019 Material pipa
23/26
workability
Construction,
automobile (truck
bodies)
4xxxSilicon (Si)
Lower melting point, not
brittle
Automotive,
mechanical
engineering
5xxx
Magnesium (Mg)
Moderate/high strength.
Very high corrosion
resistance
Packaging
(cansheet)
6xxx
Magnesium/siliconMedium strength, corrosion
resistant and heat
treatable
Construction,
transport nd
engineering
7xxxSeng (Zn)
Very high strength
Aircraft, other
applications
requiring high
strength/weight
ratios
8xxx
Various
Specific. Example: alloying
with Tin (Sn) for high
fatigue strength
-
7/28/2019 Material pipa
24/26
Very high stress
engineering
applications
-
7/28/2019 Material pipa
25/26
-
7/28/2019 Material pipa
26/26
Logam aluminium murni diperoleh dari
proses ekstraksi bijih logamnya yang
disebut Bauxite dengan
proses elektrolisis. Proses elektrolisis yang
melibatkan energy
listrik untuk membebaskan logam aluminum daripengotor bijihnya dinamakan Proses
Bayer. Bijih bauxite yang berasal dari tambang
tidak bisa begitu saja direduksi dengan
reduktor seperto pada proses pengolahan besi
baja. Bijih bauxite harus dirubah terlebihdahulu menjadi alumina (Al2O3)untuk dapat diekstrak logam
aluminumnya. Alumina
kemudian dicampur dengan elektrolit yang
disebut cryollite pada saat proses
elektrolisis. Logam alumina kemudian akan
terkumpul pada katoda dan akan di-stripping lalu dileburkan kembali dan dicetak menjadi
ingot.
Gambar 5. Beberapa contoh aplikasi dari aluminium
dan paduannya