PENDAHULUAN
Siklus Material
1. Penambangan (Mining)
Yaitu pengambilan konstentrat mineral dari dalam bumi sebagai
bahan mentah, yaitu bahan yang harus
diolah terlebih dahulu sebelum digunakan
2. Peleburan (Smelting)
Peleburan adalah proses mencairkan bahan logm pada temperatur
tertentu dengan menggunakan eneri panas yang dihasilkan oleh tungku. Peleburan
bertujuan mereduksi bijih sehingga menjadi logam unsur yang dapat digunakan.
3. Pembentukan (Forming)
Pembentukan / forming
adalah proses pemebentukan logam dengan mempergunakan gaya tekan untuk mengubh
dan atau ukuran dari logam yang dikerjakan.
4. Pengerjaan (fabrication)
Fabrikasi atau pengerjaan adalah suatu rangkaian pekerjaan
dari beberapa komponen material baik berupa plat, pipa ataupun baja profil
dirangkai dan dibentuk setahap demi setahap berdasakar item item tertentu sampai
menjadi suatu bentuk yang dapat dipasang menjadi sebuah rangkaian alat produksi
maupun konstruksi.
5. Operasi & Perawatan
Operasi dan perawatan adalah kegiatan untuk memelihara atau
menjaga dan mengadakan perbaikan atau penggantian yang diperlukan agar terdapat
suatu keadaan yang memuaskan sesuai dengan apa yang direncanakan.
6. Korosi
Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi
redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang
menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Contohnya, bijih mineral
logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida,
setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk
pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi
dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida)
Produk Setengah Jadi
1. Pelat (Plate)
2. Lembaran (sheet)
3. Tube & Pipe
4. Profil Struktur
5. Kawat (Wire) & Kabel Sling (Wire
Rope)
Standard dan Code
1. Material Standards
2. Product Standards
3. Design Codes
4. Manufacturing codes
5. Inspection codes
6. Operation & Maintenance codes
Contoh Standard dan Code
Tiap Negara memiliki standard dan code yang berbeda beda
berdasarkan satuan dan ketentuan ketentuan yang berlaku di Negara tersebut.
Terdapat beberapa contoh standard dan code dari berbagai Negara.
ASME : American
Society Mechanical Engineering
ANSI : American
National Standards Institute
API : American
Petroleum Institute
ASTM : American
Society for Testing and Material
AISI : American
Iron and Steel Institute
SAE : Society of
Automotive Engineers
JIS : Japan
Industrial Standards
DIN : Deutshes
Institut für Normung
AFNOR : Association
Française de Normalisation
BS : British
Standard
SII : Standar
Industri Indonesia
Dan masih banyak standar lain yang tidak disebutkan
ENGINEERING MATERIAL
LOGAM & PADUANNYA
Contoh berbagai jenis logam dan paduannya, dibedakan
berdasarkan unsur utama nya.
·
Baja
(steel) : Baja Karbon, Baja Paduan
·
Besi
cor (cast iron)
·
Alumunium
& paduannya
·
Titanium
& paduannya
·
Superalloys
: Ni-, Co-, Fe-
·
Timah
Putih – Timah Hitam & Paduannya
Sifat Fisik Material
·
Titik
Cair
Titik cair adalah suhu di mana logam tersebut akan berubah
menjadi wujud cair
·
Massa
jenis
Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume
benda
·
Konduktivitas
panas
Konduktivitas panas adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk
menghantarkan panas
·
Konduktivitas
listrik
Konduktivitas listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu
bahan untuk menghantarkan arus listrik
·
Koefisien
Muai
Koefisien muai adalah bilangan yang menyatakan seberapa besar
pertambahan panjang suatu bahan setiap satuan panjang jika suhunya naik 1 ºC.
·
Dll.
Sifat Mekanik Material
·
Kekuatan
Luluh (Yield Strength)
·
Kekuatan
Tarik (Tensile Strength)
·
Perpanjangan
(elongation)
·
Kekerasan
(hardness)
·
Harga
impact
·
Batas
lelah (fatigue limit)
·
Batas
mulur (creep limit)
·
Ketahanan
aus
Sifat Kimia Material
·
Ketahanan
erosi
Sifat Teknologi
·
Mampu
cor (castability)
·
Mampu
bentuk (formability)
·
Mampu
las (weldability)
·
Mampu
keras (hardenability)
·
Mampu
mesin (machiniability)
Pengujian &
Pemeriksaan (testing & inspection)
Berdasarkan sifat sifat yang dimiliki tersebut maka harus terdapat
pengujian dan pemeriksaan yang berhubungan dengan sifat sifat tersebut
Teknik Pemeriksaan
1. Merusak (destructive) : Metalografi
2. Tidak Merusak (Non Destructive) :
·
Visual
·
Dye
penetrant
·
Ultrasonic
·
X-ray
radiography
·
Magnetic
particle
·
Eddy
current
·
Infra-red
thermography
PENGUJIAN MEKANIK
Macam macam pengujian mekanik
1. Uji Tarik (Tension Test)
Sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian Tarik adalah :
·
Kekuatan
Tarik (tensile strength)
·
Kekuatan
luluh (yield strength)
·
Keuletan
(ductility)
·
Ketangguhan
(toughness)
·
Modulus
Elastisitas
Sample Uji Tarik
· Lokasi
pengambilan sample, bentuk, dan dimensi spesimen uji tarik harus mengikuti
standar, misalnya JIS, ASTM
·
Dimensi
utama dari sample uji tarik adalah :
Luas
penampang melintang awal = Ao
Panjang
uji awal (gauge length) = Lo
Lokasi pengambilan sample uji Tarik menurut JIS
Spesimen uji Tarik berbentuk silinder, pelat, menurut ASTM E8
Spesimen uji Tarik untuk Pipa, Menurut JIS Z 2201
Spesimen uji Tarik untuk besi cor, menurut ASTM E8
Spesimen uji Tarik untuk kayu, Menurut ASTM D 143
Beberapa kesalahan yang mungkin terjadi pada pembuatan
specimen berbentuk pelat
Metode Pengujian
1. Spesimen uji Tarik dijepit di kedua
ujungnya dan ditarik dengan kecepatan konstan
2. Akibat tarikan tersebut, specimen
akan bertambah panjang (ΔL)
3. Akibat pertambahan panjang yang
terjadi pada sepsimen, maka load cell akan mencatat reaksi berupa gaya Tarik
(P)
Kurva tegangan – regangan Teknis
Dari kurva tegangan – regangan teknis dapat diketahui
beberapa sifat material, antara lain
·
Kekuatan
Tarik (σu)
·
Kekuata luluh (σy)
Keuletan material ditunjukan oleh dua besaran yaitu :
regangan pada titik patah (ef) atau reduksi
penampang (q)
Modulus elastisitas material (E)
ditunjukan oleh kemiringan kurva tegangan – regangan teknis di daerah elastis
E = tan α
Daerah Elastis
Pada daerah Elastis tegangan material
sebanding dengan regangan yang terjadi, kemudiam berlaku
hukum hooke
σ = E . e
Daerah
Plastis
Pada daerah
plastis terjadi deformasi plastis apabila tegangan kerja melebihi kekuatan
luluh, maka berlaku persamaan.
σk
> σy
Akibat deformasi plastis, pada material
terjadi perubahan bentuk yang permanen. Material akan patah bila tegangan kerja
melampaui tegangan ultimate, maka berlaku persamaan
σk
> σy
Faktor Keamanan (safety factor) untuk beban Statis
·
Menhindari deformasi plastis
·
Menghindari Kemungkinan Patah
Tegangan – regangan sebenarnya
Kurva tegangan-regangan
sebenarnya sering didekati dengan menggunakan persamaan berikut :
σt = K εn
dimana : K = adalah konstanta
tegangan
n = adalah exponen pengerasan-regangan
Ketangguhan (Toughness)
Ketangguhan material ditunjukkan
oleh energi yang mampu diserap material sampai material patah
(grafik)
2.
UJI IMPAK
Pengujian impak dilakukan untuk
mendapatkan data keuletan material atau ketangguhan daerah lasan. Spesimen yang
diberi takikan (notch) menerima beban tiba-tiba. Besarnya energi yang digunakan
untuk mematahkan spesimen diukur.
Alat Uji Impak (Metode Charpy)
Energi untuk mematahkan spesimen
diukur berdasarkan pada perbedaan energi potensial dari bandul pemukul pada
saat sebelum dan sesudah memukul spesimen
E = mg (a-b)
dimana : E = energi untuk mematahkan spesimen (joule)
m = masa bandul pemukul
g = percepatan grafitasi
a = beda tinggi titik pusat masa bandul
pemukul ke spesimen saat sebelum memukul
b = beda tinggi pusat masa bandul sesudah
memukul specimen
Skema Proses Pengujian Impak
3.
Uji Kelelahan (fatigue test)
Material bila
menerima beban dinamis kelakuannya tidak sama bila dibandingkan dengan
kelakuannya pada pembebanan statis.
Metoda
Pengujian Fatigue :
·
Metoda fatigue lentur putar (Rotating Bending
Fatigue )
·
Metoda fatigue axial (Axial Fatigue)
Pada mesin uji
fatigue lentur putar, beban yang diterima oleh spesimen adalah tegangan normal
bolak-balik murni dengan rasio tegangan R=1. Besarnya tegangan dan jumlah
putaran , N, yang mampu diterima oleh spesimen dicatat sebagai data pengujian. Bila
pengujian fatigue dilakukan terhadap beberapa spesimen yang diberi tegangan
berbeda-beda maka jumlah putaran yang mampu diterima oleh setiap spesimen sampai
patah akan berbeda pula. Pemetaan tegangan sebagai fungsi dari jumlah putaran
akan diperoleh kurva S-N. Kurva S-N untuk material baja membentuk garis
horisontal pada suatu beban tegangan tertentu. Dibawah tegangan ini secara
teoritis baja tersebut mampu menerima beban fatigue untuk selamanya tanpa
terjadi patah. Batas tegangan ini disebut batas fatigue (fatigue limit). Sedangkan
material aluminium, tembaga, magnesium dan paduan tembaga memiliki kurvaS-N
yang terus menurun dengan naiknya jumlah putaran. Material jenis ini tidak
memiliki batas fatigue. Sebagai penggantinya ditentukan suatu parameter yang
disebut kekuatan fatigue (fatigue strength), yaitu besarnya tegangan yang mampu
diterima oleh material untuk sejumlah putaran tertentu, misalnya 10°.
Batas fatigue
dan kekuatan fatigue material bergantung pada beberapa faktor antara lain:
·
Ukuran komponen
·
Konsentrasi tegangan, misalnya adanya takikan
·
Kekasaran permukaan dan proses pengerjaan
·
Tegangan sisa
Tidak ada komentar:
Posting Komentar