material pipa

7/28/2019 Material pipa

1/26


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


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.


4/26


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


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


7/26


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


9/26


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


11/26


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


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.


14/26


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.


16/26


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,


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.


19/26


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


21/26


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


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


24/26

Very high stress

engineering

applications


25/26


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

material pipa

Documents