bab 2 01 sifat material

JURUSAN TEKNIK KELAUTANFTK-ITSFTK-ITS

CHAPTER 2:CHAPTER2:Properti MaterialPropertiMaterial

Materials PropertiesMaterialsPropertiesDr WahyudiDr. Wahyudi

[email protected] TEKNIK KELAUTANJURUSAN TEKNIK KELAUTAN

FTK-ITS

PengetahuanPengetahuan propertiproperti materialmaterialgg p pp p

Pengetahuan pPengetahuan propertiroperti mmaterialaterial pentingpenting aplikasi

desain komponen

PengetahuanpPengetahuanpropertiroperti mmaterialaterial pentingpenting

desainkomponen

Proteksiterhadapmaterial(dari korosi,kerusakan,dll.)

1 Properti fisik

PropertiProperti MaterialMaterial1.Properti fisik

2.Propertimekanis

k3.Propertikimia

PPropertiroperti fisikfisik materialmaterial

Warna (color):

PPropertiroperti fisikfisikmaterialmaterial

Warna (color):panjanggelombangcahaya

Panasjenis(specificheat)Panas jenis (specific heat)

panasyangdibutuhkanuntukmenaikkantemperatursatucentigradedarisatugramsubstansi(J/kgK)

Densitas (density):

massapersatuanvolume,yangdiekspresikandalamsatuanp y g pkg/cm3

Konduktivitaspanas(thermalconductivity):

kecepatanpanasyangmengalirmelaluisuatumaterial(W/mK)

PPropertiroperti fisikfisik materialmaterial

Titik cair (melting point):

PPropertiroperti fisikfisikmaterialmaterial

Titikcair(meltingpoint):

suatutemperaturmaterialpadatmulaimencair

Konduktivitas listrik (electrical conductivity): Konduktivitaslistrik(electricalconductivity):

suatuukuranberapakuatsuatumaterialmenahanaliran arus listrik ( m)aliranaruslistrik( m)

Koefisienmuaipanas(coefficientofthermalexpansion):expansion):

derajadpemuaiandibagidenganperubahantemperatur (m/C)p ( / )

PPropertiroperti mekanismekanis materialmaterial

Kekuatan tarik (tensile strength):

PPropertiroperti mekanismekanismaterialmaterial

Kekuatantarik(tensilestrength):ukurangayayangdibutuhkanuntukmenarikmaterialsepertitali,kawat,ataurangkastruktursampaipadatitikdimana, , g p pmaterialtersebutputus

Duktilitas(ductility):suatuukuranseberapabesarstrainterjadipadamaterialsebelummengalamipecah

ll bili Malleability:sifatmaterialyangdapatdibentukatauditempaataudibentuktanpa pecahtanpapecah


Brittleness:


Brittleness:

pecahnyaatauhancurnyamaterialketikamaterialmengalamiteganganataustress(ketikamaterialdikenaigaya)

Elastisitas(elasticity):sifatmaterialyangkembalikepadabentukawalnyasetelahtegangan(e.g.gayaeksternal)yangmembuatnyamengalamideformasidihilangkan

Pl ti it ( l ti it ) Plastisitas(plasticity):deformasimaterialyangdialamitidakkembalikebentukawalsetelah merespons terhadap gaya yang diterimasetelahmeresponsterhadapgayayangditerima


Toughness :


Toughness :kemampuanmaterialuntukmenyerapenergidandeformasiplastistanpamengalamipecahp p g p

Kekerasan(hardness):sifatmaterialdalamkeadaanrigiddantahanterhadaptekanan,g p ,atautidakmudahtergores

Machinability:sifatmaterialyangdapatdibentukdengantempaan,penekanan,danpenggulungan

PPropertiroperti kimiakimia materialmaterial

Ketahanan terhadap korosi (corrosion resistance):

PPropertiroperti kimiakimiamaterialmaterial

Ketahananterhadapkorosi(corrosionresistance):

kemampuanmaterialuntuktahanterhadapkorosiyang disebabkan karena terekspos dalam suatuyangdisebabkankarenatereksposdalamsuatulingkungan

PropertiapasajayangdipunyaiPropertiapasajayangdipunyaioleh material teknik berikut:oleh material teknik berikut:olehmaterialteknikberikut:olehmaterialteknikberikut:

Material PropertiMaterial Properti

aluminium

karet

keramik

baja

tembaga

timah

nylon

Besicor

kayu

PropertiapasajayangdipunyaiPropertiapasajayangdipunyaioleh material teknik berikut:oleh material teknik berikut:

Material Properti

olehmaterialteknikberikut:olehmaterialteknikberikut:

Material Properti

aluminium ringan ;kekuatan

karet elastisitas ;insulasi

keramik resistivitaspanas

baja kekuatan

tembaga konduktivitas ;tahankorosi

timah densitastinggi;duktilitas

nylon kekuatan ;toughness

Besicor damping kapasitas

kayu insulasi ;ramahlingkungan

AplikasiapasajayangdipunyaiolehAplikasiapasajayangdipunyaiolehmaterial teknik berikut:material teknik berikut:materialteknikberikut:materialteknikberikut:

Material AplikasiMaterial Aplikasi

aluminium

karet

keramik

baja

tembaga

timah

nylon

Besicor

kayu

AplikasiapasajayangdipunyaiolehAplikasiapasajayangdipunyaiolehmaterial teknik berikut:material teknik berikut:materialteknikberikut:materialteknikberikut:

Material PropertiesMaterial Properties

aluminium kertas ;pesawatterbang;rangkacendela

karet ban; sekat/tutup;gasketp g

keramik tungku/oven;bata

baja pipa;

tembaga kabel;pipa

timah aki; proteksiradiasi; balas;peluru

nylon tali;pakaian

Besicor blokmesin;valv

kayu dek;furnitur

MaterialdengandensitasterbesarMaterialdengandensitasterbesargg

emas 19300kg/m3

uranium 19100kg/m3

timah 11340kg/m3

b j 7800 k / 3baja 7800kg/m3

Materialpalingkuatp g

Material Tensile Strength UTS (Ultimate TensileStrength)

carbon nanotubes 62000Mpa 48000kNm/kg(secarateoritisl300000MPa)

Seratkarbon 5650MPa 3200kNm/kg

Seratgelas 4700MPa 1340kNm/kg

Jaring labalaba 1000 MPa 900 kNm/kgJaringlabalaba 1000MPa 900kNm/kg

Bajahighstrength 1200MPa 154kNm/kg

MaterialkonduktorpalingbaikMaterialkonduktorpalingbaika e a o du o pa g baa e a o du o pa g ba

Material Konductivitas

Perak 63x1063x1066 S/m(1/ohm)S/m(1/ohm)/ ( / )/ ( / )

Tembaga 59.6x1059.6x1066 S/m(1/S/m(1/ohmohm))

Emas 45.2x1045.2x1066 S/m(1/S/m(1/ohmohm))

Aluminium 37.8x1037.8x1066 S/m(1/S/m(1/ohmohm))

MaterialinsulatorterbaikMaterialinsulatorterbaika e a su a o e baa e a su a o e ba

Material Specific resistance

l th l t hth l tpolyethylene terephthalate(PET(PET))

10102020 ohmohm

gelas 10101414 ohmohmgelas 10101414 ohmohm

karet 10101313 ohmohm

JURUSAN TEKNIK KELAUTANFTK ITSFTK-ITS

Sif t M k ik M t i lSifat MekanikMaterialM t i l P tiMaterials Properties

Dr WahyudiDr. [email protected]

JURUSAN TEKNIK KELAUTANJURUSAN TEKNIK KELAUTANFTK-ITS

Sifat Sifat MeMekanikkanik MaterialMaterial

Perhatian utama ditekankan kepada pengembangan dan Perhatianutamaditekankankepadapengembangandanperancanganmesindanstruktur.

Produkiniseringterkenagayadandeformasi,yangmenyebabkan tegangan dan regangan sehingga propertimenyebabkantegangandanregangan,sehinggapropertimaterialdalamkeadaanterkenagayadandeformasimenjadipertimbanganyangsangatpenting.

l k k k ( ) Propertimaterialketikaterkenastress(tegangan)danstrain(regangan)disebutsebagaisifatmekanik(mechanicalproperties).

Dengankatalain,sifatmekanikmaterialadalahpropertiyangmenentukankelakuanmaterialteknikdibawahgayayangdiberikan.

Material Material TeknikTeknik

Respons material terhadap gaya yang dikenakan p p g y y gtergantung pada jenis dan sifat ikatan dan susunan struktur atom, molekul atau ion. J i d f i d t i l t k Jenis deformasi dasar material yang terkena gaya:

1. Deformasi elastis (deformasi yang dapat kembali seketika)seketika)

2. Deformasi plastis (tak dapat kembali)3. Deformasi viscous (deformasi yang tergantung waktu)

DeformaDeformasi si ElastiElastiss

1. Mulamula 2. Dikenai beban 3. Tanpa beban1.Mula mula 2.Dikenaibeban 3.Tanpabeban

ikatan

merenggangmerenggang

kembalikeBentuk mulamula

F

Bentukmula mula

F F Elastislinear

l i li

Kembalikebentuksemulasetelahbebandihilangkan

Elastisberartireversible! Elastisnonlinear

Deformasi Deformasi PlastisPlastis1.Mulamula 2.Dikenaibeban 3.Tanpabeban

kIkatanmerenggang&terjadipergeseran

Bidangtetapbergeser

pergeseranbidang

g

elastis +plastis plastis

FF

F

TakdapatkembalikebentukawalketikaElastis

Plastis berartipermanen! Elastislinier

plastis elastisbebanyangmengenaidihilangkan

Elastislinier

Deformasi ViskousDeformasi Viskous

Viscous DeformationViscous Deformation

Deformasi plastis dalam material padat nonkristalin (juga liquid) Deformasi plastis dalammaterialpadatnon kristalin(jugaliquid)terjadiolehmekanismealiranviskous.Biasanyadihubungkandenganfluida.Tetapimaterialpadatmungkinmempunyaik l k i fl id di b h k d i ikelakuansepertifluidadibawahtekanandantemperaturtinggi.

Materialviskousterdeformasiterusmenerusdalamkondisimenerima stress.menerimastress.

Deformasiadalahtergantungwaktu.

Deformasi MaterialDeformasi MaterialBerdasarkanjenis/sifatdeformasi,idealisasimaterialdapatdibuat,seperti:

1. Material elastis1. Materialelastis

2. Materialplastis

3. MaterialElastoplastis

4 Material viskoelastisspecimenextensometer

4. Materialviskoelastis

Material ElastisMaterial ElastisReturn to the their original shape when the g papplied load is removed.

P

Unloading

Loading

Material PlastisMaterial Plastis

No deformation is observed up to a certain limitNo deformation is observed up to a certain limit. Once the load passes this limit, permanent deformartions are observed.

P

Limit

UnloadingLoading

Plastic deformation

Material ElastoplastisMaterial Elastoplastis

U li i h l i i Wi hi hi li i ifUptoalimitshowselasticproperties.Withinthislimitiftheloadisremoved,returnstoitsoriginalshape.Iftheload passes the limit plastic deformations are observedloadpassesthelimit,plasticdeformationsareobserved.

P

Elastic Limit

Plastic

deformationElastic

deformation

Material ViskoelastisMaterial Viskoelastis

Deformations are time-dependentDeformations are time dependent.

P FastFast Loading-Unloading

SlowLoading-Unloading

g g

Thephysicalpropertiesofsomesubstancesdependonp y p p pthecrystallographicdirectioninwhichthemeasurementsaretaken.

l h l d l h l l Forexample,theelasticmodulus,theelectricalconductivity,andindexofrefractionmayhavedifferentvalues in the [100] and [111] directions.valuesinthe[100]and[111]directions.

Thisdirectionalityofpropertiesistermedasanisotropy,anditisassociatedwiththevarianceofatomicorionicspacingwithcrystallographicdirection.

Substancesinwhichthemeasuredpropertiesareindependent of the dire tion of meas rement areindependentofthedirectionofmeasurementarecalledisotropic.

Modulus elastisiti

Deformasi pada material isotropis dan anisotropisanisotropis

Isotropicmaterialshavethesamemechanicalpropertiesinalldirections.

Anisotropicmaterialsshowdifferentbehaviorindifferentdirectionsdirections.

Isotropic Materials 1

1= 2

(METALS)

2

Anisotropic M t i l

1 1 2

Materials (WOOD)

1

2

bab 2 01 sifat material

Documents