Monday, January 31, 2011

Belajar Fisika Bahan yuk...."Sifat Mekanik Bahan"

Sifat Mekanik Bahan
Bahan merupakan bagian dari alam semesta, akan tetapi secara lebih rinci bahan adalah benda dengan sifat-sifatnya yang khas dimanfaatkan dalam bangunan, mesin, peralatan atau produk. Termasuk di dalamnya, logam, keramik, polimer (plastik), serat, gelas, kayu, batu, pasir, dan lain - lain. Produksi dan pemrosesan bahan-bahan tersebut menjadi barang jadi memberikan kesempatan kerja bagi kira-kira 12% dari seluruh angkatan kerja di Indonesia. Bahan-bahan yang digunakan manusia mengikuti siklus bahan mulai dari ekstraksi, pembuatan sampai pelapukan. Oleh karena itu, siklus bahan adalah suatu sistem yang menggiatkan sumber daya alam dengan kebutuhan manusia. Secara keseluruhan, bahan-bahan merupakan jaringan yang mengikat bangsa-bangsa dan tata ekonomi di dunia satu sama lainnya, demikian pula mengikat manusia dengan alam semesta.
Secara singkat, Ilmu dan teknologi bahan meliputi pengembangan dan penerapan pengetahuan mengenai hubungan antara komposisi, struktur dan pemerosesan bahan dengan sifat-sifat dan pemakaiannya. Ilmu dan teknologi bahan adalah suatu pita ilmu pengetahuan yang melintang dari ilmu dan penelitian dasar (sebelah kiri) sampai pada kebutuhan dan pengalaman masyarakat (disebelah kanan). Aliran pengetahuan ilmiah dalam satu arah dan informasi empiris dalam arah yang berlawanan berbaur dan mendukung perkembangan ilmu dan teknologi bahan.

Sifat Kekerasan (Hardness)
Kekerasan adalah ketahanan suatu bahan terhadap deformasi (perubahan bentuk) yang permanen. Kekerasan linier dengan kekuatan artinya semakin tinggi kekuatan maka semakin keras benda tersebut dan semakin kecil kekuatan maka semakin lunak benda tersebut. Kekerasan adalah kemampuan bahan menahan kehausan atau cakaran atau keupayaan menahan diri dari dilekuk atau ditembusi bahan lain. Arti lain dari kekerasan adalah mengukur ketahanan material terhadap deformasi plastis yang terlokalisasi (lengkungan kecil atau goresan). Kekerasan adalah criteria untuk menyatakan intensitas tahanan suatu bahan terhadap deformasi yang disebabkan objek lain. Ada tiga macam objek lain cara pengujian yaitu penekanan, goresan dan resilience. Bahan polimer menunjukkan sifat kekerasan yang berbeda dibandingkan dengan logam karena sifat viskoelastiknya. Karena besarnya deformasi elastic dan pemulihan yang cepat, pada pengujian penekanan hasil kekerasan yang didapat lebih besar dari yang seharusnya.

Macam- macam uji kekerasan :
Uji kekerasan rockwell
Metode yang paling umum digunakan karena sederhana dan tidak menghendaki keahlian khusus. Digunakan kombinasi variasi indenter dan beban untuk bahan metal dan campuran mulai dari bahan lunak sampai keras.
Indenter : - bola baja keras
ukuran 1/16 , 1/8 , 1/4 , 1/2 inci (1,588; 3,175; 6,350;
12,70 mm)
- intan kerucut
Hardness number (nomor kekerasan) ditentukan oleh perbedaan kedalaman penetrsi indenter, dengan cara memberi beban minor diikuti beban major yang lebih besar.
Berdasarkan besar beban minor dan major, uji kekerasan rockwell dibedakan atas 2 :
- rockwell
- rockwell superficial bahan tipis
Uji kekerasan rockwell :
- beban minor : 10 kg
- beban major : 60, 100, 150 kg
Uji kekerasan rockwell superficial :
- beban minor : 3 kg
- beban major : 15, 30, 45, kg
Contoh :
- skala 80 hrb : kekerasan rockwell 80 skala B.
- skala 60 hr 30 w : kekerasan superficial 60
pada skala 30 W.
maksimum skala : 130
jika skala kekerasan < 20 atau > 100 hasil kurang teliti gunakan skala dibawahnya atau diatasnya.

Uji kekerasan brinell
Pengujian kekerasan brinell digunakan untuk mengetahui besarnya kekerasan permukaan suatu material. Pengujian ini yaitu menggunakan bola indentor yang terbuat dari baja, dimana metode pengujiannya adalah memberikan indentasi pada permukaan suatu material sehingga timbul tapak tekan. Angka kekerasan diperoleh dari besarnya beban yang digunakan, diameter hasil tapak tekan dan diameter dari indentor. Angka kekerasan brinell adalah fungsi beban dan diameter lubang hasil.

Uji Kekerasan Vickers dan Mikro Knoop
Indeter : intan piramid
Beban : 1 - 1000 gr
Hasil test berupa lekukan diperiksa dengan mikroskop
HK = hardness numberknoop (KHN)
HV = hardness number vickers (VHN)
Knoop dan Vickers digunakan untuk uji kekerasan
Kekerasan ini penting bagi ketelitian kekerasan logam. Untuk bahan polimer diperlukan juga cara serupa memakai beban penekanan 100 sampai 200 gram. Kekerasan Vickers dapat dibandingkan dapat dibandingkan dengan kekerasan logam, akan tetapi dalam hal ini bahwa kelakuan viskoelastik bahan polimer adalah aneh dengan persamaan Hv = 1,854 P/dm2

Sifat Kekuatan Impak
Nilai impak (impact value) adalah ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan yang tiba-tiba. Kekuatan impak adalah suatu criteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polimer, melihat pengaruh takikan yaitu dengan pengujian pada batang uji umumnya kekuatan impak bahan polimer lebih kecil daripada kekuatan impak logam apabila ikatan antar molekul kuat atau berat molekul besar kekuatan impak biasanya lebih besar. Sebagai contoh polietilena yang berkristal mempunyai tarik menarik lemah antar molekulnya tidak patah namun bengkok. Polisteren bersifat getas mudah patah karena berbentuk amorf dan tarik menarik antr molekulnya lemah. Bahan yang kaku dan ketahana impaknya rendah banyak terdapat pada termoplastik yang mempunyai titik transisi gelas tiinggi. Contohnya polivinil klorida sendiri tidak kuat, tetapi apabila dipolimerkan atau dicampur dengan bahan karet kekuatan impaknya leebih baik.
Bahan polimer kadang-kadang menunjukkan penurunan besar pada kekuatan impak apabila diberi regangan pada pencetakannya. Pada umumnya sifta-sifat yang diperlukan dapat diperbaiki bila ditambah pengisi atau filler kedalam resin. Sedangkan pengaruh temperature lebih rumit yang menunjukkan beda maksimum pada temperature tertentu atau peningkatan harga kalau temperature naik. Harga impak itu menjaadi besar dengan meningkatkan adsorbs kadar air dan menjadi karena pengeringan. Bahan juga dapat diperiksa dengan pengujian impak bola jatuh setiap hasil pengujian selalu menunjukkan hasil yang sama dengan kemampuan impak praktis. Hal ini menyebabkan kerumitan cara-cara pengujian tersebut.
Seperti halnya uji kekerasan, pada sifat bahan impak juga terdapat pengujian impak. Pengujian impak yaitu mengetahui ketahanan terhadap pembebanan tiba-tiba pada berbagai temperature sehingga dapat ditentukan temperature transisi dari sifat ulet dan sifat getas. Alat uji impak merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur keuletan bahan atau kegetasan bahan terhadap beban tiba-tiba. Alat uji ini termasuk jenis charpy. Prinsip kerja alat uji impak ini adalah dengan cara memberikan pembebanan secara tiba-tiba pada benda uji yang akan diuji secara static. Pada alat uji impak ini terdapat beberapa bagian yang penting yaitu pendulum (godam), lengan pengayun, poros pengayun, bearing, pisau pemukul, badan alat uji impak dan tempat benda uji, dimana kesemua bagian tersebut disusun dan dirangkai menjadi satu kesatuan sehingga membentuk suatu alat uji impak. Kapasitas alat uji impak tergantung dari dimensi dan spesifikasi dari alat uji impak itu sendiri. Ada dua metode dalam pengujian impak yaitu:
Uji Impak Charpy dan Izod

Sifat Mulur
Beberapa bagian dari mesin dan struktur dapat berdeformasi secara continue dan perlahan dalam kurun waktu yang lama bila dibebani secara tetap. Fenomena ini dinamakan creep (mulur/melar). Melar terjadi pada temperature rendah juga, akan tetapi paling menyolok pada terjadi pada temperature dekat titik cair. Kemuluran ialah kebolehan bahan dipanjangkan dalam keadaan tetap dengan menggunakan daya tegangan. Kemuluran ialah ukuran canggaan plastik sebelum sesuatu bahan gagal. Ia penting dalam penarikan dawai atau membuat kepingan.

Sifat Ketahanan Lelah
Patah Lelah (fatigue fracture) disebabkan oleh tegangan berulang dan juga dijumpai pada tegangan kurang dari 1/3 kekuatan statik pada bahan struktur tanpa konsentrasi tegangan. Dalam keadaan dimana terjadi konsentrasi tegangan (notch/takikan) maka kemungkinan bahan akan putus pada tegangan yang lebih rendah.
Pembebanan luar yang diberikan berulang-ulang kepada bahan lebih tepat mengalami patah. Gejala ini disebut kelelahan yang merupakan sifat penting dalam penggunaan bahan. Kelelahan biasanya dinyatakan dengan tegangan maksimum bolak-balik untuk sejumlah balikan tegangan. Patahan lelah disebabkan Bentuk tegangan dalam kelelahan adalah tarik, tekan-tekuk(lentur), punter dan kombinmasinya. Terutama kombinasi tarik dan tekan memberikan pandanganlebih jauh. Keelelahan dipengaruhi oleh beberapa factor. Kalauu temperature naik ketahanan lelah turun. Pengruh laju balikan /frekuensi terbatas sampai harga tertentu, tetapi apabila dibandingkan pada banyak balikan serupa, kelelahan lebih cepat terjadi pada laju balikan rendah. Bentuk batang uji juga memberikan pengaruh. Perlu pertimbangan bila dipakai untuk keperluan praktis. Berbagai alat uji kelelahan untuk karet telah ada. Kelelahan merupakan sifata penting dari berbagai macam bahan dalam pemakaian praktis. Karena memerlukan waktu pada pengukuran dan hasil yang di dapat biasanya berfluktuasi, maka diperlukan usaha keras untuk mendapatkan hasil pengujian yang didapatkan.

Lengkapnya dapat didownload di:


http://www.slideshare.net/LustyyahUlfa/fisika-bahan-tentang-sifat-mekanik

No comments:

Post a Comment