Nama : Rukey Hidayat
Jurusan : Teknik Mesin (semester 1)
Mat. Kuliah : Material Teknik
Nama Perguruan Tinggi : STTI-T
Nama Dosen : Dodik Aris Setiawan, ST.,MT.
- 1.1 Klasifikasi Material
- Terdapat banyak sekali jenis material yang tersedia di alam. Di dalam dunia teknik, material umumnya diklasifikasikan menjadi lima jenis yaitu : material logam, keramik, glass, elastomer, polymer, dan material komposit. Gambar 2.2 menunjukkan klasifikasi material teknik tersebut. Saat ini penggunaan material logam dan berbagai paduannya masih mendominasi bahan peralatan mesin. Contoh : engine dan komponen- komponennya 99% terbuat dari logam. Penggunaan material komposit dan keramik untuk perlatan mesin pada akhir abad 20 mulai berkembang cukup pesat. Contoh : komposit untuk struktur pesawat terbang, struktur kapal cepat, pipa, tangki dll, sedangkan keramik digunakan untuk bearing, dan komponen tribologi lainnya. Mengingat saat ini komponen mesin umumnya terbuat dari logam maka dalam bab ini pembahasan lebih fokus pada material logam dan paduannya. Untuk memahami lebih jauh tentang material yang lain, pembaca disarankan membaca referensi dalam bab ini.
 |
| Gambar 2.2 Klasifikasi Material Teknik |
- 1.2. Sifat Mekanik Material
- Pemahaman yang menyeluruh mengenai sifat-sifat material, perlakuan, dan proses pembuatannya sangat penting untuk perancangan mesin yang baik. Sifat material umumnya diklasifikasikan menjadi sifat mekanik, sifat fisik, sifat kimiawi. Di dalam bab ini kita hanya membahas sifat-sifat mekanik.
- Sifat mekanik secara umum ditentukan melalui pengujian destruktif dari sampel material pada kondisi pembebanan yang terkontrol. Sifat mekanik yang paling baik adalah didapat dengan melakukan pengujian prototipe atau desain sebenarnya dengan aplikasi pembebanan yang sebenarnya. Namun data spesifik seperti ini tidak mudah diperoleh sehingga umumnya digunakan data hasil pengujian standar seperti yang telah dipublikasikan oleh ASTM (American Society of Mechanical Engineer).
- 1.2.1 Uji Tarik (Tensile Test)
- Spesimen uji standar yang biasa dipakai ditunjukkan pada gambar 2.3. Batang yangdipakai untuk pengujian material biasanya mempunyai diameter standar dan panjangukur standar. Panjang ukur adalah panjang tertentu sepanjang bagian yang berdiameterkecil dari spesimen yang ditandai dengan dua takikan sehingga pertambahan panjangnyadapat diukur selama pengujian. Pengujian dilakukan dengan menarik batang uji perlahan-lahan sampai patah, sementara beban dan jarak panjang ukur dimonitor secara kontinyu.Contoh hasil pengujian ini adalah kurva tegangan-regangan seperti yang dapat dilihatpada gambar 2.4
- Hasil uji tarik dapat ditampilkan dalam bentuk kurva “Tegangan-regangan”. Dimana
- Tegangan (σ) didefinisikan sebagai beban per satuan luas dan untuk spesimen uji ht tarik dirumuskan sebagai berikut:
- σ = P
- Ao
(2.1)
- Dimana P adalah beban yang bekerja sedangkan Ao adalah luas penampang ru spesimen. Satuan untuk tegangan adalah Psi atau Pa.
- Regangan adalah perubahan panjang per satuan panjang dan dapat dihitung sebagai ah berikut :
- ε = l − lolo
(2.2)
- Dimana lo adalah panjang awal sedangkan l adalah panjang spesimen setelah mendapat beban P.
 |
| GAmbar 2.3 Spesimen Uji Tarik |
 |
Gambar 2.4 Kurva tegangan-regangan hasil uji tarik, (a) baja karbon rendah, (b) baja karbon tinggi
|
- Sifat-sifat material yang dapat ditentukan dari uji tarik adalah :
- Modulus elastisitas
- Titik pl pada gambar 2.4 menunjukkan batas “proporsional” dimana dibawah titik m itu tegangan sebanding dengan regangan. Sifat proporsional ini dapat ah diformulasikan dengan hukum Hooke :
- E = σε
(2.3)
- E adalah kemiringan kurva tegangan-regangan sampai batas proporsional dan disebut sebagai Modulus Elastisitas material atau Modulus Young. E adalah merupakan ukuran kekakuan material pada batas elastisnya.
- Batas elastis (elastic limit)
- Titik el pada gambar 2.2 adalah batas elastis, atau titik dimana bila batas ini terlewati, material akan mengalami perubahan permanen atau deformasi plastis. Batas elastis ini juga merupakan tanda batas daerah perilaku elastis dengan daerah perilaku plastis.
- Kekuatan luluh (Yield Strength)
- Pada titik y, material mulai mengalami luluh dan laju deformasinya meningkat. Titik ini disebut titik luluh (yield point) dan nilai tegangan pada titik ini didefinisikan sebagai kekuatan luluh material (Sy). Untuk material yang tidak mempunyai titik luluh yang jelas, kekuatan tariknya harus didefinisikan dengan menggunakan garis offset. Garis offset ini digambar paralel dengan kurva elastis dan di-offset sejauh 0,2% dari regangan total pada sumbu regangan.
- Kekuatan tarik ultimat (Ultimate Tensile Strength).
- Tegangan pada kurva tegangan-regangan akan terus meningkat sampai mencapai puncak atau nilai kekuatan tarik ultimat (Sut) pada titik u. Pada gambar 2.4 terdapat dua kurva pada masing-masing gambar. Kedua kurva ini adalah kurva tegangan-regangan teknik (engineering stress-strain curve) dan kurva tegangan-regangan sebenarnya (true stress-strain curve). Pada kurva tegangan- regangan teknik, perhitungan tegangan dan regangan dilakukan dengan menggunakan luas penampang awal ,Ao, dan panjang ukur awal,lo, sedangkan pada kurva tegangan-regangan sebenarnya perhitungan dilakukan dengan memperhitungkan perubahan luas penampang dan panjang sebenarnya.
- Keuletan dan kegetasan
- Keuletan (ductility) adalah sifat material yang didefinisikan sebagai kecenderungan material untuk mengalami deformasi secara signifikan sebelum patah. Adapun ukuran keuletan suatu material diukur dengan menggunakan persen perpanjangan sebelum patah atau persen pengurangan luas sebelum patah. Material dengan perpanjangan lebih dari 5% pada saat patah dianggap sebagai material ulet.
- Kegetasan adalah sifat material yang didefinisikan sebagai ukuran tidak adanya deformasi sebelum patah. Contoh bentuk patahan spesimen untuk material ulet dan getas ditunjukkan pada gambar 2.5.
 |
| Gambar 2.5 (a) Spesimen baja ulet setelah patah, |
 |
|
