Sifat Mekanik Logam

sifat mekanik logam
lmu pengetahuan bahan with Dr.Eng.Ir. RUDI SUHRADI
RACHMAT, M.Eng
Klasifikasi Material Teknik:
Secara garis besar material teknik dapat diklasifikasikan
menjadi :
1. Material logam
2. Material non logam
Berdasarkan pada komposisi kimia, logam dan paduannya
dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu:
1. Logam besi / ferrous
2. Logam non besi / non ferrous
Logam-logam besi merupakan logam dan paduan yang
mengandung besi (Fe) sebagai unsur utamanya.
Logam-logam non besi merupakan meterial yang mengandung
sedikit atau sama sekali tanpa besi. Dalam dunia teknik
mesin, logam (terutama logam besi / baja) merupakan
material yang paling banyak dipakai, tetapi material-material
lain juga tidak dapat diabaikan. Material non logam sering
digunakan karena meterial tersebut mempunyai sifat yang
khas yang tidak dimiliki oleh material logam.
Material non logam dapat dibedakan menjadi beberapa
golongan, yaitu:
1. Keramik
2. Plastik (polimer)
3. Komposit
Material keramik merupakan material yang terbentuk dari
hasil senyawa (compound) antara satu atau lebih unsur-unsur
logam (termasuk Si dan Ge) dengan satu atau lebih unsur-
unsur non logam. material jenis keramik semakin banyak
digunakan, mulai berbagai abrasive, pahat potong, batu tahan
api, kaca, dan lain-lain, bahkan teknologi roket dan
penerbangan luar angkasa sangat memerlukan keramik.
Plastik (polimer) adalah material hasil rekayasa manusia,
merupakan rantai molekul yang sangat panjang dan banyak
molekul MER yang saling mengikat. Pemakaian plastik juga
sangat luas, mulai peralatan rumah tangga, interior mobil,
kabinet radio/televisi, sampai konstruksi mesin.
Komposit merupakan material hasil kombinasi dari dua
material atau lebih, yang sifatnya sangat berbeda dengan
sifat masing-masing material asalnya. Komposit selain dibuat
dari hasil rekayasa manusia, juga dapat terjadi secara
alamiah, misalnya kayu, yang terdiri dari serat selulose yang
berada dalam matriks lignin. Komposit saat ini banyak
dipakai dalam konstruksi pesawat terbang, karena mempunyai
sifat ringan, kuat dan non magnetik.
Sifat mekanik adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu
material / komponen untuk menerima beban, gaya dan energi
tanpa menimbulkan kerusakan pada material/komponen
tersebut.
Beberapa sifat mekanik yang penting antara lain:
1. Kekuatan (strength)
Merupakan kemampuan suatu material untuk menerima
tegangan tanpa menyebabkan material menjadi patah.
Berdasarkan pada jenis beban yang bekerja, kekuatan dibagi
dalam beberapa macam yaitu kekuatan tarik, kekuatan geser,
kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.
1. Kekakuan (stiffness)
Adalah kemampuan suatu material untuk menerima tegangan/
beban tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi atau
difleksi.
1. Kekenyalan (elasticity)
Didefinisikan sebagai kemampuan meterial untuk menerima
tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk
yang permanen setelah tegangan dihilangkan, atau dengan
kata lain kemampuan material untuk kembali ke bentuk dan
ukuran semula setelah mengalami deformasi (perubahan
bentuk).
1. Plastisitas (plasticity)
Adalah kemampuan material untuk mengalami deformasi
plastik (perubahan bentuk secara permanen) tanpa mengalami
kerusakan. Material yang mempunyai plastisitas tinggi
dikatakan sebagai material yang ulet (ductile), sedangkan
material yang mempunyai plastisitas rendah dikatakan sebagai
material yang getas (brittle).
1. Keuletan (ductility)
Adalah sutu sifat material yang digambarkan seprti kabel
dengan aplikasi kekuatan tarik. Material ductile ini harus
kuat dan lentur. Keuletan biasanya diukur dengan suatu
periode tertentu, persentase keregangan. Sifat ini biasanya
digunakan dalam bidan perteknikan, dan bahan yang memiliki
sifat ini antara lain besi lunak, tembaga, aluminium, nikel,
dll.
1. Ketangguhan (toughness)
Merupakan kemampuan material untuk menyerap sejumlah
energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.
1. Kegetasan (brittleness)
Adalah suatu sifat bahan yang mempunyai sifat berlawanan
dengan keuletan. Kerapuhan ini merupakan suatu sifat pecah
dari suatu material dengan sedikit pergeseran permanent.
Material yang rapuh ini juga menjadi sasaran pada beban
regang, tanpa memberi keregangan yang terlalu besar. Contoh
bahan yang memiliki sifat kerapuhan ini yaitu besi cor.
1. Kelelahan (fatigue)
Merupakan kecenderungan dari logam untuk menjadi patah
bila menerima beban bolak-balik (dynamic load) yang
besarnya masih jauh di bawah batas kekakuan elastiknya.
1. Melar (creep)
Merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami
deformasi plastik bila pembebanan yang besarnya relatif
tetap dilakukan dalam waktu yang lama pada suhu yang
tinggi.
1. Kekerasan (hardness)
Merupakan ketahanan material terhadap penekanan atau
indentasi / penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan
aus (wear resistance) yaitu ketahanan material terhadap
penggoresan atau pengikisan.
Load
Didefinisikan sebagai kekuatan eksternal yang mendukung
bagian dari sutau mesin. Beban ini terdiri dari 3 tipe, yaitu:
ü Beban tetap (steady load), dikatakan beban tetap apabila
beban dalam keadaan diam dimana benda tersebut tidak dapat
erubah arah.
ü Beban gerak (variying load), apabila beban dapat
dipindahkan secara kontiyu.
ü Beban kejut (shock load), apabila bebam digunakan dan
dipindahkan secara tiba-tiba.
Tegangan
Saat gaya atau beban dari system eksternal terjadi pada
benda kerja, gaya internal aka muncul dari dalam benda kerja
baik searah ataupun berlawanan arah sebagai reaksi atas
gaya eksternal tersebut. Stress adalah besarnya gaya internal
yangtimbul per satuan luas area pada benda kerja.
Regangan
Adalah gaya yang diberikan pada suatu benda dengan
memberikan tegangan tarik sehingga benda tersebut juga
mengalami perubahan bentuk.
Tensile Stress / Tegangan Tarik
Adalah suatu sifat bahan hubungan tegangan-regangan pada
tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada
laju tegangan temperature dll. Umumpnya kekuatan tarik lebih
rendah daripada umpannya seperti baja, duralumin dll.
Compressive Stress / Tegangan Tekan
Compressive in terjadi bila suatu benda kerj ayang menjadi
sasaran aksial yang sama ata berlawanan, dimana tekanan ini
disebabakan pada setiap sisi dari benda kerja dan inilah yang
disebut dengan compressive stress. Pertimbangan lain akan
menunjukkan bahwa dengan adanya tegangan beban, akan ada
penurunan penjang benda kerja dimana perbandingan
pengurangan panjang dengan panjang asli suatu benda kerja
dikenal sebagai tegangan regangan.
Shear Stress / Tegangan Geser
Ketika benda kerja menjadi sasaran dua kekuatan yang sama
atau berlawanan, bergerak secara tangensial dengan sisi
yang berlawanan, dimana ini disebabkan pada setiap sisi dari
benda kerja dan inilah yang disebut shear stress. Dan yang
berhubungan dengan regangan dikenal shear strain, yang
diukur dengan sudut deformasi yang berdekatan dengan shear
stress
Modulus Young
Hukum Hook menyatakan bahwa ketika benda kerja pada sutu
bahan yang elastis maka tegangan akan seimbang dengan
regangan. Dimana E adalah konstanta maka dapat dikatakan
modulus young, dan satuan yang digunakan adalah kg/cm
atau N/mm .
Bearing Stress / Tegangan Dukung
Pembatasan compressive stress pada area antara 2 bagian
dikenal sebagai bearing stress. Bearing stress ini dapat
digunakan dalam mendesign penyambungan paku. Distribusi
dari bearing stress ini tidak selalu sama tetapi bergantung
pada bentuk permukaan benda kerja dan sifat-sifat fisik dari
dua material tersebur. Sedangkan distribusi tekanan akan
sama. Bila pendistribusian stress sulit untuk ditentikan oleh
karena itu bearing stress biasanya dikalkuasikan dengan
membagi beban pada beberap area.
Bending Stress / Tegangan Tekuk
Dalam kegiatan perteknikan, bagian-bagian atau anggota
structural mungkin menjadi sasaran pada beban static atau
dinamis yang disebut sebagai bending stress. Sedikit
pertimbangan akan menujukkan karena adanya moment
bending, kabel pada bagian atas benda kerja akan
diperpendek karena akompresi terebut.