Material Teknik2012 03.25 RANGKUMANSIFAT MEKANIK MATERIAL Sifat mekanik adalah sifat logam yang dikaitkan dengan kelakuan logam tersebut jika dibebani dengan beban mekanik.Penggunaan bahan-bahan teknik secara tepat dan efisien membutuhkan pengetahuan yang luas akan sifat-sifat mekanisnya. Diantara sifat ini yang penting adalah kekuatan, elastisitas, dan kekakuan.Sifat-sifat lainnya adalah keliatan, kemamputempaan (malleability), kekerasan, daya lenting, keuletan, mulur dan kemampumesinan (machinability). Kekuatan (Strength) adalah kemampuan bahan untuk menahan tegangan tanpa kerusakan atau kemampuan suatu material dalam menerima beban, semakin besar beban yang mampu diterima oleh material maka benda tersebut dapat dikatakan memiliki kekuatan yang tinggi. Dalam kurva stress-strain kekuatan (strength) dapat dilihat dari sumbu-y (stress), semakin tinggi nilai stress-nya maka material tersebut lebih kuat. Untuk memperjelas, silakan lihat kurva stress vs strain Kurva yang diberi label strongest (terkuat) digambarkan sebagai kurva yang memiliki nilai sb-y tertinggi. Kemudian kurva yang diberi label Toughest adalah kurva yang memiliki nilai ketangguhan tertinggi. Ketangguhan suatu material dapat dilihat dari luas daerah sibawah kurva stress-strain nya. Semakin besar luas daerah di bawah kurva, maka material tersebut dikatakan semakin tangguh. Lalu untuk keuletan material digambarkan dari kurva yang diberi label most ductile. . Keuletan menggambarkan bahwa material tersebut sulit untuk mengalami patah (fracture) yang dalam kurva dapat dilihat sebagai kurva yang memiliki nilai sumbu-x (strain / regangan) tertinggi. Kekenyalan (Elastisitas) adalah sifat kemampuan bahan untuk kembali ke ukuran dan bentuk asalnya, setelah gaya luar dilepas. Sifat ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah. Kekakuan (Stiffness) adalah sifat yang didasarkan pada sejauh mana bahan mampu menahan perubahan bentuk. Ukuran kekakuan suatu bahan adalah modulus elastisitasnya, yang diperoleh dengan membagi tegangan satuan dengan perubahan bentuk satuan-satuan yang disebabkan oleh tegangan tersebut. Keliatan (Ductility) adalah sifat dari suatu bahan yang memungkinkannya bisa dibentuk secara permanen melalui perubahan bentuk yang besar tanpa kerusakan, Misalnya seperti tembaga yang dibentuk menjadi kawat. Tembaga, alluminium, dan besi tempa termasuk logam-logam yang ulet. Ukuran keliatan adalah presentase pertambahan panjang suatu spesium uji patah. Keliatan diperlukan pada batang atau bagian yang mungkin mengalami beban yang besar secara tiba-tiba, karena perubahan bentuk yang berlebihan akan memberikan tanda-tanda ancaman kerusakan. Kemamputempaan (Malleability) adalah sifat suatu bahan yang bentuknya bisa diubah dengan memberikan tegangan-tegangan tekan kerusakan, seperti misalnya tembaga,alluminium, atau besi tempa yang dipukul menjadi berbagai bentuk atau baja yang dirol menjadi bentuk struktur atau lembaran. Kekerasan (Hardness) adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan tekik atau kikisan atau Kekerasan dapat diartikan ketahan suatu material terhadap deformasi lokal, misalkan ketahanan terhadap goresan. Bila suatu material digores maka yang akan menerima beban adalah bagian permukaannya saja bukan keseluruhannya, itulah mengapa goresan dikatakan hanya menghasilkan deformasi lokal. Kekerasan umumnya diukur dengan uji Brinell di mana suatu bola baja yang dikeraskan dengan diameter 10 mm ditekan pada permukaan datar suatu spesimen uji dengan gaya 29.420 N. Daya lenting (Resilience) merupakan sifat bahan yang mampu menyerap energi yang terjadi akibat beban benturan atau pukulan secara tiba-tiba tanpa menyebabkan perubahan bentuk yang permanen. Sifat ini pada baja digunakan pada pegas, seperti pegas mobil, kereta api, jam dan sebagainya dimana energi harus cepat diserap tanpa menyebabkan perubahan bentuk permanen. Daya lenting kadang-kadang disebut sebagai keuletan elastis, mengingat energi harus diserap tanpa menegangkan bahan diluar batas elastisitasnya. Ukuran daya lenting adalah jumlah energi di mana volume satuan dari bahan telah menyerap tegangan sampai batas elastisnya. Keuletan (Toughness) adalah sifat dari suatu bahan yang memungkinkan menyerap energi pada tegangan yang tinggi tanpa patah, yang biasanya di atas batas elastis. Karena di atas batas elastis, tegangan tersebut akan menyebabkan perubahan bentuk permanen. Besi tempa, misalnya, adalah ulet, oleh karena itu dapat dibengkokkan tanpa mengalami kerusakan. Ukuran keuletan adalah jumlah energi yang dapat diserap untuk setiap satuan volume bahan, setelah mengalami tegangan hingga titik patah. Kemuluran (Creep) Adalah sifat yang menyebabkan beberapa bahan pada tegangan konstan mengalami perubahan bentuk dengan perlahan, tetapi makin lama bertambah dalam suatu selang waktu. Kemuluran terjadi akibat dari perubahan waktu. GETASgetas dari suatu material dapat diartikan ketidakmapuan suatu material untuk berdeformasi plastis. Material yang getas berarti bila diberi suatu beban dia hanya akan berdeformasi elastis, dan selanjutnya akan mengalami patah (fracture). Mampu mesin (Machinability) adalah kesiapan suatu bahan dibentuk tertentu dengan alat-alat pemotong.`Sifat sifat diatas adalah sifat mekanik suatu material. sifat mekanik itu sendiri ada karena ada suatu beban pada material tersebut. untuk mengetahui sifat tersebut dapat dilakukan beberapa pengujian material.Perbedaan twinning dan slipTwinning Atom bergeser sedikit dan jauhnya tergantung pada jaraknya dari bidang kembaran. Tampak seperti garis yang memiliki lebar tertentu (pita) pergerakan atom secara serentak (bersama-sama dengan satu arah orientasi)Slip Atom bergeser sejauh ruang antar atom Tampak sepeti garis tipis Pergerakan atom-atomnya sendiri-sendiri tidak terkoordinasi

FCC DAN BCC1. 1. KUBUS PUSAT BADAN / BODY CENTERED CUBIC (BCC): a. Jumlah atom pada tiap sel satuan (NA/ss) = (8 + 1) = 9 b. Jumlah volume atom pada tiap sel satuan (NVA/ss) = ( 8 x 1/8 + 1 ) = 2 c. Bilangan Koordinasi (BK) = 8 d. a = 4r / \/3

2. KUBUS PUSAT MUKA / FACE CENTERED CUBIC (FCC)a. Jumlah atom pada tiap sel satuan (NA/ss) = (8 + 6) = 14b. Jumlah volume atom pada tiap sel satuan (NVA/ss) = (8 x 1/8 + 3) = 4c. Bilangan Koordinasi (BK) = 12d. a = 4r / \/2

Destructive test and non Destructive testCara pengujian bahan dibagi dalam dua kelompok yaitu pengujian dengan merusak (destructive test) adalah pengujian suatu bahan, tapi hasil akhir bahan tersebut akan cacat/rusak.Pengujian dengan merusak dilakukan dengan cara merusak benda uji dengan cara pembebanan/ penekanan sampai benda uji tersebut rusak, dari pengujian ini akan diperoleh informasi tentang kekuatan dan sifat mekanik bahan pengujian tanpa merusak ( non destructive test). Dengan melaksanakan berbagai pengujian termasuk pengujian tak merusakDalam proses produksi dari bahan industri, kemungkinan adanya cacat bahan sangat kecil, tetapi tidak mungkin mempunyai bahan yang bebas dari cacat. Maka telah dikembangkan cara pengujian tak merusak untuk produk akhir dilakukan untuk menjamin kualitas juga jaminan tidak adanya cacat yang membahayakan penggunaan.Jadi pengujian ini tidak merusak bahan..Pengujian dengan merusak ( destructive test) terdiri dari:1. Pengujian Tarik (Tensile Test) Tensile test adalah pengujian kekuatan suatu material dengan menarik suatu bahan sampai putus. Pada tensile test suatu material akan mengalami kerusakan, karena tensile test adalah pengujian kekuatan material dengan menarik suatu material sampai putus. Jadi material yang ditest kekuatannya akan rusak.2. Pengujian Tekan (Compressed Test) Pada uji tekan umumnya kekuatan tekan lebih tinggi dari kekuatan tarik. Suatu material akan ditekan dan saat pengujian ini material akan rusak.Prosesnya material akan ditaruh diatas landasan dan ditekan dari atas.*baru baru ini telah ditemukan bahan yang baik terbuat dari keramik sebagai landasan dari silica, yang memberi pengaruh baik.3. Pengujian Bengkok ( Bending Test) Pengujian bengkok adalah salah satu cara pengujian yang dipakai sejak lama bagi bahan yang cocok, karena dapat dilakukan terhadap batang uji berbentuk sederhana dan tidak perlu menggunakan mesin uji biasa. Tapi pengjian ini menyebabkan material rusak karena akan terjadi patahan.4. Pengujian Puntir ( Torsion Test) Pada pengujian puntiran suatu material akan rusak karena material trsebut akan mengalami patahan.. umumnya ini terjadi pada material yang getas, sedangkan pada material yang ulet patahan terjadi pada sudut tegak lurus terhadap sumbu puntiran setelah gaya pada ara sumbunterjadi dengan deformasi yang besarPengujian tanpa merusak ( non destruktive test) terdiri dari:1. Pengujian pewarnaanCara ini dipakai untuk mendeteksi cacat dengan penembusan zat pada celah cacat di permukaan. Cairan fluoresen atau cairan pewarna dipakai untuk pengujian ini. Yang pertama diamati dibawah sinar UV dengan panjang gelombang 330-390mm, dan terakhir diamati dibawah sinar tampak terang.2. Pengujian dengan bubuk magnetKalau bahan yang dapat dimagnetkan misalkan baja, berada dalam medan magnet, fluks magnet pada baja akan terputus oleh adanya retakan atau inklusi disekitar permukaan jadi bubukmagnet akan diabsorb, kepekaan pengamatan sangat tinggikalau konduksinya baik.3. Pengujian dengan arus EddyKalau batang uji ditempatkan dalam lilitan yang dialiri arus listrik frekuens tinggi, maka arus eddy yang mengalir pada batang uji berubah kalau ada cacat, yang akan memberikan induksiperubahan tegangan listrik olehimpendasililitan atau dalam lilitan sendiri, jadi dihasilkan sinyal listrik.Cara ini dipakai untuk menentukan bagian yang tidak pejal dilihat dari amplitude dan fasa dari sinyal tersebut.4. Pengujian penyinaranDengan mempergunakan sinar X , sinar gama dan sinar netron yang memiliki daya tembus besar melalui benda, memungkinkan untuk mengetahui adanya cacat dari bayangan pada film yang ditempatkan dibelakang benda, yang menunjukan variasi intensitas, karena perbedaan absorpsi sinar oleh rongga dan kepadatan didalam benda5. Pengujian ultrasonicGelombang ultrasonic 1-5MHz merambat dalam bahan dan memantul ditempat cacat, dariditeksi gelombang pantulan dapat diketahui adanya cacat. Untuk memancarkan dan menerima gelombang ultrasonic dipergunakan kristal barium titanat atau lainnya yang mempunyai sifat efekpiezoelektrik. Gelobang ultrasonic memantul 100% dari celah dan retakan, oleh karena itu, kepekaan pengamatan sangat tinggi dibandingkan dengan pengujian dengan penyinaran yang tidak dapat mengamati cacat kecuali jika benda ujinya mempunyai ketebalan 1-2 inch. Akan tetapi yang terdeteksi adalah puncak gelombang pantulan yang memerlukan pengalaman untuk menentukan keadaan cacat pada bahan.6. Pengujian pancaran akustikKalau deformasi plastis atau patahan terjadi gelombang suara dibangkitkan oleh pembebasan gelombsng tekanan. Hal ini dinamakan pancaran akustik yang dipergunakan dalam pengujian tak merusak bentuk baru. Untuk mendeteksi gelombang suara, mempergunakan cara yang sama dengan pada pada pengujiana ultrasonic dengan mempergunakan bahan piezoelektrik dan dengan menganalisa liwat amplifikasi gelombang yang diterima, jumlah kejadian, frekuensi dan energi suatu gejala yang dianggap meneyebabkan bunyi. Kalau dipergunakan secara sempurna, dapat dipakai untuk mendeteksi retak lelah atau retak korosi tegangan dalam komponen mesinDBT1. Patah UletPatah ulet adalah patah akibatdeformasi berlebih, elastis atau plastis, terkoyak atau patah geser (tearing or shear fracture)ciri patah ulet : terjadi penyerapan energi adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan permukaan patahan nampak kasar ,berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu.2. Patah Getasciri patah getas: penjalaran retak yang lebih cepat dibanding patah ulet penyerapan energi yang lebih sedikit tidak disertai dengan deformasi plastis permukaan patahan pada komponen yang mengalami patah getas terlihat mengkilap, granular dan relatif rata.Patah getas dapat mengikuti batas butir ataupun memotong butir. Bila bidang patahannya mengikuti batas butir, maka disebut patah getas intergranular, sedangkan bila patahannya memotong butir maka disebut patah getas transgranular.3.DBT (Ductile to Brittle Tension)beberapa bahan tiba-tiba menjadi getas dan patah karena perubahan temperatur dan laju reaksi, walaupun pada dasarnya logam tersebut ulet. Gejala ini disebut transisi ulet-getas, yang merupakan hal penting ditinjau dari penggunaan praktis bahan. Bahan yang dapat memberikan patahan getas adalah bcc seperti Fe, W, Mo, Nb, Ta, dan logam hcp seperti Znserta paduannya, sedangkan fcctidak bisa sama sekali. gejala ini juga mudah terjadi pada plastik.faktor faktor penyebab DBT (Ductile to Brittle Tension): tegangan 3 sumbu : karena keadaan tegangan menjadi rumit terhadap dua atau tiga sumbu disebabkan oleh pangkal takikan, maka terjadi peningkatan yang menyolok dari tegangan mulur dan patah getas mudah terjadi. laju regangan : peningkatan tegangan mulur yang sangat ditandai oleh peningkatan laju regangan yang mengakibatkan patah getas. temperatur : makin rendah temperatur maka semakin mudah terjadi patah getas.FATIGUEfatigue merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang ulang (cyclic stress) . Sebagian besar kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini. Sifat ini sangat penting namun sifat ini sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya. Berikut ini adalah faktor faktor yang mempengaruhi fatigue life :1. Stress ConcentrationPemicu-pemicu terjadinya konsentrasi tegangan seperti fillet, notch, alur pasak, positas, inklusi dan lain-lain akan menyebabkan menurunnya umur fatigue/fatigue life.2. DIMENSI (SIZE)Bila ukuran spesimen bertambah maka ketahanan fatigue kadang-kadang menurun. Hal ini ada beberapa alasan, Kegagalan akibat fatigue biasanya dimulai dari permukaan. Jadi bila penambahan size dilakukan maka memberikan kemungkinan menimbulkan keberadaan cacat. Akibatnya retak berawal pada cacat tersebut.3. EFEK PERMUKAANKetahanan fatigue sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan. Kondisi permukaan tersebut adalah sifat permukaan seperti perlakuan permukaan seperti surface hardening dan tegangan sisa permukaan. Efek dari surface finishing atau kekasaran permukaan secara qualitatif juga mempengaruhi ketahanan fatigue suatu material4. TEGANGAN RATA RATA (MEAN STRESS)Tegangan rata-rata (mean stress) juga mempengaruhi ketahanan fatigue. Tegangan ini ditunjukkan dengan amplitudo tegangan yang dinyatakan dengan ratio tegangan R = tegangan min/tegangan maks. Untuk R = -1 artinya amplitudo tegangan tarik sama dengan amplitudo tegangan tekan. Bila nilai R cendrung menjadi positif maka ketahanan fatiguenya menjadi turunThis entry was posted on Sunday, March 25th, 2012 at 19:28 and is filed under Uncategorized. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.