3 Dasar Perancangan Teknik Mesin

MODUL ON (C2) 1. 2. 3.

Gambar Teknik Mesin

Pekerjaan Dasar Teknik Mesin

DASAR PERANCANGAN TEKNIK MESIN

PROGRAM KEAHLIAN GANDA KOMPETENSI KEAHLIAN TEKNIK PEMESINAN

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN 2017 Program Keahlian Ganda Angkatan 2_Tahun 2017 Modul ON_Kompetensi keahlian TEKNIK PEMESINAN

i

DAFTAR ISI DAFTAR DAFTAR ISI .............................. .............................................. ............................... ........................... ............................ ............................... ...................... ....... II A.

Peta Pencapaian Pencapaian Kompetensi Kompetensi .................... .......... .................... .................... ..................... ........... ........... .............. .......... .... ii

KEGIATAN PEMBELAJARAN .................................................................................. V KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 : PENGGUNAAN KONSEP ELEMEN MESIN PADA BIDANG MANUFAKTUR ................................................................................ V A. B. C. D. E.

Tujuan Tujuan ............................. ............................................. ................................ .............................. ............................ .............................. ...................... ...... v Indikator Pencapaian Kompetensi ................................................................... 21 Materi Materi .............................. ............................................ ............................ ............................ ............................... ............................... ..................... ....... 21 Aktivitas Pembelajaran Pembelajaran ................... .......... ..................... ............ .................... ......... ........... ................... ......... ..................... ........... ... 50 Latihan Latihan ............................ .......................................... ............................ .............................. ............................... ............................. ..................... ....... 52

KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 : MEKANIKA TEKNIK ......................................... 60 A. Tujuan Tujuan ............................. ............................................. ................................ .............................. ............................ .............................. .................... .... 60 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ................................................................... 60 C. Uraian Materi ................................................................................................... 60 D. Latihan Latihan ............................ .......................................... ............................ .............................. ............................... ............................. ..................... ....... 74 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 : PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK ................... . 144 A. Tujuan Tujuan ............................. ............................................. ................................ .............................. ............................ .............................. .................. .. 144 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ................................................................. 144 C. Uraian Materi ................................................................................................. 145 D. Aktivitas Pembelajaran Pembelajaran ................... .......... ..................... ............ .................... ......... ........... ................... ......... ..................... ........... . 174 E. Latihan Latihan ............................ .......................................... ............................ .............................. ............................... ............................. ................... ..... 176 PENUTUP PENUTUP .............................. ............................................ ............................ ............................. ............................. .............................. ....................... ....... 185 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 186 GLOSARIUM ......................................................................................................... 187

A. Peta Pencapaian Kompetensi Kompetensi Inti Guru 20. Menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan yang mendukung mata Program Keahlian Ganda Angkatan 2_Tahun 2017 Modul ON_Kompetensi keahlian TEKNIK PEMESINAN

ii

DAFTAR ISI DAFTAR DAFTAR ISI .............................. .............................................. ............................... ........................... ............................ ............................... ...................... ....... II A.

Peta Pencapaian Pencapaian Kompetensi Kompetensi .................... .......... .................... .................... ..................... ........... ........... .............. .......... .... ii

KEGIATAN PEMBELAJARAN .................................................................................. V KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 : PENGGUNAAN KONSEP ELEMEN MESIN PADA BIDANG MANUFAKTUR ................................................................................ V A. B. C. D. E.

Tujuan Tujuan ............................. ............................................. ................................ .............................. ............................ .............................. ...................... ...... v Indikator Pencapaian Kompetensi ................................................................... 21 Materi Materi .............................. ............................................ ............................ ............................ ............................... ............................... ..................... ....... 21 Aktivitas Pembelajaran Pembelajaran ................... .......... ..................... ............ .................... ......... ........... ................... ......... ..................... ........... ... 50 Latihan Latihan ............................ .......................................... ............................ .............................. ............................... ............................. ..................... ....... 52

KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 : MEKANIKA TEKNIK ......................................... 60 A. Tujuan Tujuan ............................. ............................................. ................................ .............................. ............................ .............................. .................... .... 60 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ................................................................... 60 C. Uraian Materi ................................................................................................... 60 D. Latihan Latihan ............................ .......................................... ............................ .............................. ............................... ............................. ..................... ....... 74 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 : PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK ................... . 144 A. Tujuan Tujuan ............................. ............................................. ................................ .............................. ............................ .............................. .................. .. 144 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ................................................................. 144 C. Uraian Materi ................................................................................................. 145 D. Aktivitas Pembelajaran Pembelajaran ................... .......... ..................... ............ .................... ......... ........... ................... ......... ..................... ........... . 174 E. Latihan Latihan ............................ .......................................... ............................ .............................. ............................... ............................. ................... ..... 176 PENUTUP PENUTUP .............................. ............................................ ............................ ............................. ............................. .............................. ....................... ....... 185 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 186 GLOSARIUM ......................................................................................................... 187

A. Peta Pencapaian Kompetensi Kompetensi Inti Guru 20. Menguasai materi, struktur, konsep, dan pola pikir keilmuan yang mendukung mata Program Keahlian Ganda Angkatan 2_Tahun 2017 Modul ON_Kompetensi keahlian TEKNIK PEMESINAN

ii

pelajaran yang diampu Gr ad e 2

Kompetensi Guru Paket Keahlian

Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK)

20.15. 20.15.1 Menganalisis Menganalisis macamMengimplement macam sambungan tetap asikan konsep (sambungan paku keling, elemen mesin sambungan las, pada bidang sambungan lipat) manufaktur 20.15.2 Menganalisis Menganalisis macammacam sambungan tidak tetap (kopling, rem, sambungan baut-mur, baut skrup, pasak). 20.15.3 Menganalisis jenis dan fungsi poros dan pasak, transmisi ( pulley pulley & belt , rantai, kopling, roda gigi). 20.15.4 Menganalisis Menganalisis macammacam gaya, tegangan dan momen pada sambungan. 20.15.5 Menganalisis Menganalisis macammacam gaya, tegangan dan momen pada rem, roda gigi, bantalan, pegas, poros, kopling, VBelt dan rantai. 20.15.6 Menunjukkan Menunjukkan macammacam sambungan tetap (sambungan tetap, baut, paku keling, las) dan sambungan tidak tetap (kopling, rem). 20.15.7 Menunjukkan poros dan pasak, transmisi ( pulley pulley & belt , rantai, kopling, roda gigi). 20.15.8 Menghitung Menghitung macammacam gaya, tegangan pada rem, roda gigi, bantalan, pegas, poros, kopling, V-Belt dan rantai. 20.17 20.17.1 Menganalisis macam Menilai jenis dan fungsi komponen kerusakan mekanik mesin industri komponen 20.17.2 Menganalisis jenismekanik pada jenis kerusakan mesin industri komponen mekanik mesin industri 20.17.3 Menilai tingkat kerusakan komponenkomponen mekanik mesin industri sesuai

Deskripsi Materi

*Deskripsi ini sudah berisikan kegiatan belajar-kegiatan belajar dengan uraian/muatan materinya (terlampir di bawah) Kegiatan Belajar 1 (Pedagogik) Kegiatan Belajar 2 Konsep elemen mesin pada Bidang Manufaktur Kegiatan Belajar 3 Menilai jenis kerusakan komponen mekanik pada mesin industri Kegiatan Belajar 4 Pengetahuan Bahan Teknik

Program Keahlian Ganda Angkatan 2_Tahun 2017 Modul ON_Kompetensi keahlian TEKNIK PEMESINAN

iii

prosedur 20.17.4 Menyusun laporan kerusakan komponen mekanik mesin industri. 20.6 20.6.1 Menguraikan macamMengimplement macam bahan teknik asikan 20.6.2 Menganalisis proses pengetahuan pembuatan bahan bahan teknik teknik. 20.6.3 Menguraikan macammacam logam ferro dan non ferro serta penggunaannya 20.6.4 Menganalisis prosesproses perlakuan panas (heat treatment ) pada baja karbon dan baja paduan 20.6.5 Mengimplementasikan prosedur perlakuan panas (heat treatment ) sesuai dengan kebutuhan pekerjaan

.


iv

KEGIATAN PEMBELAJARAN KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 : PENGGUNAAN KONSEP ELEMEN MESIN PADA BIDANG MANUFAKTUR A. Tujuan Setelah mempelajari kegiatan pembelajaran ini diharapkan : 1.

Melalui diskusi peserta dapat menganalisis macam-macam sambungan tetap (sambungan paku keling, sambungan las, sambungan lipat) dengan rasa ingin tahu dan kerjasama

2.

Melalui diskusi peserta dapat menganalisis macam-macam sambungan tidak tetap (kopling, rem, sambungan baut-mur, baut skrup, pasak) dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

3.

Melalui diskusi peserta dapat menganalisis jenis dan fungsi poros dan pasak, transmisi ( pulley & belt , rantai, kopling, roda gigi) dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

4.

Melalui diskusi peserta dapat menganalisis macam-macam gaya, tegangan dan momen pada sambungan dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

5.

Melalui diskusi peserta dapat menganalisis macam-macam gaya, tegangan dan momen pada rem, roda gigi, bantalan, pegas, poros, kopling, V-Belt dan rantai dengan rasa ingin tahu dan kerjasama

6.

Melalui pengamatan dan penugasan peserta dapat menunjukkan macammacam sambungan tetap (sambungan tetap, baut, paku keling, las) dan sambungan tidak tetap (kopling, rem) dengan teliti dan tanggung jawab.

7.

Melalui pengamatan dan penugasan peserta dapat menunjukkan poros dan pasak, transmisi ( pulley & belt , rantai, kopling, roda gigi) teliti dan tanggung jawab...

8.

Melalui pengamatan dan penugasan peserta dapat menghitung macammacam gaya, tegangan pada rem, roda gigi, bantalan, pegas, poros, kopling, V-Belt dan rantai dengan teliti dan tanggung jawab.


v

B. Indikator Pencapaian Kompetensi Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta diklat dapat : 1.

Menganalisis macam-macam sambungan tetap (sambungan paku keling, sambungan las, sambungan lipat)

2.

Menganalisis

macam-macam

sambungan

tidak

tetap

(kopling,

rem,

sambungan baut-mur, baut skrup, pasak). 3.

Menganalisis jenis dan fungsi poros dan pasak, transmisi ( pulley & belt , rantai, kopling, roda gigi).

4.

Menganalisis

macam-macam

gaya,

tegangan

dan

momen

pada

sambungan. 5.

Menganalisis macam-macam gaya, tegangan dan momen pada rem, roda gigi, bantalan, pegas, poros, kopling, V-Belt dan rantai.

6.

Menunjukkan macam-macam sambungan tetap (sambungan tetap, baut, paku keling, las) dan sambungan tidak tetap (kopling, rem).

7.

Menunjukkan poros dan pasak, transmisi ( pulley & belt , rantai, kopling, roda gigi).

8.

Menghitung macam-macam gaya, tegangan pada rem, roda gigi, bantalan, pegas, poros, kopling, V-Belt dan rantai.

C. Materi Bahan Bacaan 1 : Mengenal Komponen/Elemen Mesin a. Paku Keling/Rivet Paku keling/rivet adalah salah satu metode penyambungan yang sederhana. Sambungan keling umumnya diterapkan pada jembatan, bangunan, ketel, tangki, kapal dan pesawat terbang. Penggunaan metode penyambungan dengan paku keling ini juga sangat baik digunakan untuk penyambungan pelat-pelat alumunium.


21

Gambar 1 Paku keling/rivet

b. Las Proses

pengelasan

adalah

proses

penyambungan

logam

dengan

menggunakan energi panas. Sambungan las mempunyai tingkat kerapatan yang

baik

serta

mempunyai

kekuatan

sambungan

yang

memadai.

Sambungan las ini juga mempunyai tingkat efisiensi kekuatan sambungan yang relatif lebih baik jika dibandingkan dengan sambungan yang lainnya. Di samping itu segi operasional pengerjaan sambungan konstruksi las lebih sederhana dan relatif murah. Ada beberapa macam jenis pengelasan yang dilakukan untuk menyambung logam, yaitu :



Las Resistansi Listrik (Tahanan)



Las Titik (Spot Welding )



Las Resistansi Rol (Rolled Resistance Welding )



Las Busur Listrik



Penyambungan dengan Las Oxy-Asetilen



Las TIG (Tungsten Inert Gas)/GTAW (Gas Tungsten Arc Welding )



Las MIG (Metal Inert Gas Arc Welding)/Gas Metal Arc Welding ( GMAW)

c. Skrup/Baut dan Mur. Sekrup atau baut adalah suatu batang atau tabung dengan alur heliks pada permukaannya. Penggunaan utamanya adalah sebagai pengikat ( fastener ) untuk menahan dua obyek bersama, dan sebagai pesawat sederhana untuk mengubah torsi (torque) menjadi gaya linear.


22

Gambar 2 Baut dan Mur

Baut, mur dan screw mempunyai ulir sebagai pengikat. Ulir digolongkan menurut bentuk profil penampangnya diantaranya: ulir segitiga, persegi, trapesium, gigi gergaji dan bulat. Baut, mur dan screw digolongkan menurut bentuk kepalanya yakni segi enam, socket segi enam dan kepala persegi.

d. Poros Poros adalah suatu bagian stasioner yang beputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi ( gear ), pulley, flywheel , engkol, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros dibagi atas beberapa macam yaitu : 

Berdasarkan pembebanannya poros dibagi atas transmisi ( transmission shaft ), poros gandar, dan poros spindle.



Berdasarkan bentuknya poros dapat dibagi atas poros lurus dan poros engkol. Poros engkol adalah sebagai penggerak utama pada silinder mesin.

Hal-hal yang harus diperhatikan berkaitan dengan poros antara lain: 

Kekuatan poros



Kekakuan poros



Putaran kritis



Korosi



Material poros.


23

Gambar 3 Poros Propeler Kapal

e. Kopling Kopling merupakan piranti otomotif yang berfungsi menghubungkan atau melepaskan pengaruh putaran mesin dengan transmisi. Artinya bila sedang difungsikan, maka kopling akan memutus putaran mesin sehingga daya geraknya tak saling berkait dengan transmisi. Bila kopling tak diinjak (difungsikan) maka rambatan putaran mesin akan kembali menggerakkan roda mobil bersangkutan. Singkatnya, kopling berfungsi sebagai 'perantara' yang mendukung kerja transmisi t erhadap tingkat kecepatan mobil bergerak.

Gambar 4 Kopling

f.

Pasak Pasak merupakan komponen yang sangat penting dalam perencanaan suatu poros. Pasak dipastikan sangat terkait dengan poros dan roda. Posisi pasak berada diantara poros dan roda. Sesuai dengan fungsi pasak yakni sebagai penahan agar roda yang berputar pada poros tidak selip, maka rancangan suatu pasak harus dipertimbangkan berdasarkan momen puntir yang bekerja pada roda dan poros tersebut. Dimensi pasak berbentuk empat persegi panjang dipasang pada alur pasak di poros dan roda.


24

Gambar 5 Poros, pasak, kopling g. Roda gigi Transmisi daya adalah upaya untuk menyalurkan/memindahkan daya dari sumber daya (motor diesel, bensin, turbin gas, motor listrik dll) ke mesin yang membutuhkan daya (mesin bubut, pompa, kompresor, mesin produksi dll). Ada dua klasifikasi pada transmisi daya : 

Transmisi daya dengan gesekan (transmission of friction) : Direct transmission (roda gesek dll), dan Indirect transmission (belt , ban mesin)



Transmisi dengan gerigi (transmission of mesh): Direct transmission (gear), dan Indirect transmission (rantai, timing belt dll).

Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat serta jarak yang relatif pendek. Roda gigi dapat berbentuk silinder atau kerucut. Transmisi roda gigi mempunyai keunggulan dibandingkan dengan sabuk atau rantai karena lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan tepat, dan daya lebih besar. Kelebihan ini tidak selalu menyebabkan dipilihnya roda gigi di samping cara yang lain, karena memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan, maupun pemeliharaannya 

Bentuk roda gigi yang sering digunakan adalah : 

Gigi lurus (spur gear )



Gigi miring (helical gear )



Gigi panah (double helica/ herring bone gear )



Gigi melengkung/bengkok (curved/spherical gear )


25

Gambar 6. Bentuk-bentuk roda gigi 

Transmisi Roda Gigi (Penjelasan di lampiran materi)

h. Sabuk/Ban Biasanya sabuk dipakai untuk memindahkan daya antara 2 buah poros yang sejajar dan dengan jarak minimum antar poros yang tertentu. Secara umum, sabuk dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis : 1). Flat belt

Gambar 7. Flat –Belt

2). V-belt

Gambar 8 V-Belt


26

3). Timing belt

Gambar 9 Timing Belt

Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah penanganannya dan harganyapun murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s) pada umumnya, dan maksimum sampai 25 (m/s). Daya maksimum yang dapat ditransmisikan kurang lebih sampai 500 (kW). Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Pulley dapat digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros sat u ke poros yang lain melalui sistem transmisi penggerak berupa flat belt, V-belt atau circular belt . Perbandingan kecepatan ( velocity ratio) pada pulley berbanding terbalik dengan diameter pulley dan secara matematis ditunjukan dengan pesamaan : D1/D2 = N2/N1 Berdasar material yang digunakan, pulley dapat diklasifikasikan dalam : 1. Cast iron pulley 2. Steel pulley 3. Wooden pulley 4. Paper pulley


27

i.

Rantai dan Sproket Transmisi rantai-sproket digunakan untuk transmisi tenaga pada jarak sedang. Kelebihan dari transmisi ini dibanding dengan transmisi sabuk-puli adalah dapat digunakan untuk menyalurkan daya yang lebih besar.

Gambar 10 Rantai dan Sproket 



Kelebihan dari penggunaan transmisi rantai dan sprocket adalah : -

Transmisi tanpa slip (perbandingan putaran tetap)

-

Dapat meneruskan daya besar

-

Keausan kecil pada bantalan

-

Jarak poros menengah (antara belt dan gear)

Sedangkan kekurangan dari transmisi ini adalah: -

Tidak dapat dipakai untuk kecepatan tinggi (max. 600 m/min)

-

Suara dan getaran tinggi

-

Perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus.

Bahan Bacaan 2 : Sambungan dalam Bidang Pemesinan Makna sambungan yang difahami dalam bidang pemesinan, tidak jauh berbeda dengan apa yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, yaitu menghubungkan antara satu benda dengan lainnya. Ada dua jenis sambungan yang dikenal secara umum : 1. Sambungan tetap ( permanent joint ). Merupakan sambungan yang bersifat tetap, sehingga tidak dapat dilepas selamanya, kecuali dengan merusaknya ter lebih dahulu. Contohnya : sambungan paku keling ( rivet joint ) dan sambungan las ( welded joint ). 2. Sambungan tidak tetap (semi permanent ).


28

Merupakan sambungan yang bersifat sementara, sehingga masih dapat dibongkar- pasang selagi masih dalam kondisi normal. Contohnya : sambungan mur-baut / ulir ( screwed joint ) dan sambungan pasak (keys joint ).

Gambar 11 Diagram sambungan dalam bidang pemesinan

1. Sambungan Keling Paku keling (rivet ) digunakan untuk sambungan tetap antara 2 plat atau lebih misalnya pada tangki dan boiler. Paku keling dalam ukuran yang kecil dapat digunakan untuk menyambung dua komponen yang tidak membutuhkan kekuatan yang besar, misalnya peralatan rumah tangga, furnitur, alat-alat elektronika dan lain-lain. Sambungan dengan paku keling sangat kuat dan tidak dapat dilepas kembali dan jika dilepas maka akan terjadi kerusakan pada sambungan tersebut. Karena sifatnya yang permanen, maka sambungan paku keling harus dibuat sekuat mungkin untuk menghindari kerusakan/patah. Bagian utama paku keling adalah : (1) Kepala, (2) Badan, (3) ekor dan (4) Kepala Lepas


29

Gambar 12 Bagian-bagian Keling

Jenis kepala paku keling antara lain adalah sebagai berikut : a. Kepala paku keling untuk penggunaan umum dengan diameter kurang dari 12 mm b. Kepala paku keling untuk penggunaan umum dengan diameter antara (12 – 48) mm c. Kepala paku keling untuk boiler atau ketel uap /bejana tekan : diameter (12 – 48) mm

2. Cara Pemasangan

Gambar 13 Pemasangan Paku Keling

Pemasangan paku keling harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut :



Tidak terlalu berdekatan atau berjauhan jaraknya.


30

Gambar 14 Dimensi pemasangan paku keling



Jika jarak antar paku yang terlalu besar dapat terjadi buckling. Jarak maksimum biasanya adalah 16 x tebal pelat.



Jarak dan pusat paku keling dengan tepi pelat tidak boleh terlalu kecil, sebab dapat terjadi kegagalan.

3. Macam Macam Sambungan Kelingan Macam macam sambungan kelingan dapat di tinjau dari kekuatan sambungan dan bentuk sambungannya . 1) Macam macam kekuatan sambungan kelingan Ditinjau dari kekuatan sambungannya sambungan kelingan terdiri atas : Sambungan ringan Sambungan

ringan

yaitu

sambungan

menyambung dua bagian dari suatu

yang

berfungsi

untuk

produk dengan sambungan

yang tidak mempunyai beban yang besar misalnya sambungan kelingan pada perabotan-rumah dan semacamnya. Sambungan kuat Sambungan kuat yaitu sambungan pada pekerjaan pelat yang mendapatkan beban sehingga memerlukan

kekuatan tertentu

seperti pada sambungan pelat pada bodi kendaraan , sambungan pada konstruksi jembatan atau konstruksi baja lainnya. Sambungan rapat Sambungan rapat yaitu sambungan yang memerlukan kerapatan dan tidak bocor, misalnya sambungan pelat pada bak air terbuka atau tangki air berukuran kecil . Sambungan kuat dan rapat


31

Sambungan

kuat

rapat

yaitu

sambungan

kelingan

selain

memerlukan kekuatan juga memerlukan kerapatan, sambungan kuat rapat tersebut biasanya digunakan pada sambungan pelat ketel atau sambungan pada pelat tabung gas yang bertekanan tinggi.

2) Macam macam bentuk sambungan kelingan Ditinjau dari posisi pelat yang disambung dan bahan penyambung , macam

macam bentuk sambungan kelingan terdiri atas :

Sambungan berimpit Untuk menyambung dua buah pelat dapat dilakukan dengan cara ditumpangkan ,

yaitu ujung pelat satu dengan ujung pelat lainnya

berimpit satu sama lainnya kemudian dibor , dipasang paku keling dan

dibentuk

kepala

paku

sehingga

membentuk

sambungan

kelingan, sambungan tersebut disebut dengan sambungan berimpit . lihat gambar berikut :

Gambar 15 Sambungan berimpit

Pada sambungan berimpit dapat dilakukan dengan cara memasang satu baris paku keling

dan disebut dengan sambungan berimpit

dikeling tunggal , dipasang dua baris paku keling yang disebut dengan sambungan berimpit

dikeling ganda

dan tiga baris paku

keling yang disebut dengan sambungan berimpit yang dikeling triple , lihat gambar berikut :


32

Gambar 16 Sambungan dikeling tunggal, ganda dan triple

Sambungan bilah tunggal Ditinjau dari jumlah bilah yang digunakan untuk menyambungnya , sambungan bilah terdiri atas : sambungan bilah tunggal dan sambungan bilah ganda. Sambungan

bilah

tunggal

yaitu

sambungan

kelingan

yang

menggunakan satu buah bilah yang dipasang pada satu sisi atas pelat , sambungan bilah tunggal dapat dilaksanakan dengan memasang satu baris paku keling , dua baris atau tiga baris paku keling , lihat gambar berikut .

Gambar 17 Sambungan bilah tunggal

Sambungan bilah ganda Jika sambungan ujung ujung pelat disambung dengan menggunakan dua buah pelat lain yang berbentuk bilah dan dipasang pada bagian atas dan bagian bawahnya disambung dengan paku keling , sambungan kelingan tersebut disebut dengan sambungan kelingan bilah ganda . Lihat gambar berikut !


33

Gambar 18 Macam macam sambungan bilah ganda

Sambungan rowe Sambungan rowe adalah sambungan kelingan s emacam sambungan kombinasi antara sambungan bilah tunggal dengan sambungan bilah ganda, dengan ukuran bilah bawah lebih lebar dari bilah atas . Sambungan rowe tersebut terdiri atas : 

Sambungan rowe dikeling dua baris ( kampuh ganda)



Sambungan rowe tiga baris (kampuh triple) .

Kedua macam sambugan rowe tersebut dapat dilihat pada gambar berikut .

Gambar 19 Sambungan rowe

4. Penggunaan Paku Keling Paku keling / sambungan keling seperti halnya sambungan las dapat juga dipakai untuk :


34



Sebagai sambungan Kekuatan dalam konstruksi baja dan konstruksi logam ringan (konstruksi bertingkat, konstruksi jembatan dan konstruksi pesawat terbang), pada umunya dipakai juga pada konstruksi Mesin.



Sebagai sambungan Kedap untuk tangki, cerobong asap plat, pipa penurunan dan pipa pelarian yang tidak memiliki tekanan.



Sebagai sambungan Kekuatan Kedap dalam konstruksi Ketel (ketel, tangki dan pipa dengan tekanan tinggi).



Sebagai sanbungan Paku untuk kulit plat (konstruksi kendaraan dan pesawat udara).



Sebagai pemasangan Bahan Gesek pada kopling dan rem (lapis rem).

5. Metode Pengelingan (penjelasan di lampiran materi) 6. Perhitungan Sambungan Kelingan Tujuan dari perhitungan sambungan kelingan ialah untuk mengetahui dan menentukan ukuran paku keling supaya sambungan paku keling aman terhadap beban tertentu atau

untuk memeriksa besarnya beban yang

diizinkan pada sambungan kelingan itu sendiri. Perhitungan sederhana untuk sambungan kelingan yang mendapatkan beban sentris

dapat dilaksanakan pada kekuatan geser pada paku keling yaitu

dengan persamaan :  g 

F A

………… [N/mm 2]

Gambar 20 Geseran pada paku keling

Jika sambungan

kelingan berimpit dengan kampuh tunggal mendapatkan

beban sentris F [N] ,

paku keling

yang terpasang berjumlah n [buah]

dengan ukuran d [mm] , maka tegangan geser yang terjadi adalah :

 g 

F A

dan A = jumlah luas penampang paku keling yaitu :


35

A 

 4

d 2 .n maka  g 

F  4

d 2 .n

Keterangan : = Luas penampang dalam satuan

[mm 2]

 g

= Tegangan geser pada paku keling dalam satuan

[N/mm 2]

F

= Beban sentris pada sambungan paku keeling

[N]

d

= Diameter paku keeling yang terpasang

[mm]

n

= Jumlah paku keling

[buah]

A

Gambar 21 Sambungan berimpit Contoh 1.1: Suatu konstruksi sambungan kelingan seperti terlihat pada gambar dibawah, diketahui : Diameter paku keling d = 20 [mm] Gaya F = 4000 N

Gambar 22 Sambungan kelingan

Hitung tegangan geser yang terjadi pada paku keling. Jawaban :


36

 g 

F A

Luas paku keling yang tergeser terdapat di dua tempat yaitu : A = 2 x

 4

2

d

A = 2 x 0,785 x 202 . A = 628 [mm2] jadi :

 g =

4000 628

= 6,4 [N/mm2]

7. Sambungan Las a. Fungsi Sambungan Las Sambungan las berfungsi untuk menyambung dua logam dengan cara memanaskan kedua ujung logam sampai melebur hingga ujung yang satu dengan ujung lainnya menyambung. Untuk menyambung kedua ujung logam tersebut dapat ditambah logam lain atau tanpa menambah logam lainnya . Untuk memanaskan logam yang akan dilas dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :



Menyemprotkan api gas , misalnya gas karbit /asetiline , gas elpiji , dan gas gas lainnya.

b.



Dengan busur api listrik.



Dengan tahanan listrik , misalnya pada las titik atau las rol.

Macam Macam Sambungan Las Untuk mendapatkan sambungan las yang baik, perlu adanya persiapan persiapan pada bagian sisi yang akan dilas dengan bentuk bentuk tertentu. Pembentukan sisi las tersebut dapat dilaksanakan dengan cara digerinda, dikikir, dipahat, atau dibentuk dengan las potong, sehingga bentuk sambungan tersebut dapat memenuhi standar las yang diinginkan.


37

Dilihat dari bentuk /konstruksi bagian yang akan dilas, sambungan las terdiri atas:



Las tumpul



Las tumpang



Las sudut



Las T



Las tumpul

Las tumpul yaitu menyambung dua ujung logam pada kedua tepinya dengan proses las. Macam-macam sambungna las tumpul bisa dilihat pada tabel berikut : Tabel Macam Macam Sambungan Las Tumpul (Lihat di lampiran materi)

 Las tumpang Las tumpang disebut juga las berimpit, yaitu menyambung kedua ujung logam dengan cara ditumpangkan satu sama lainnya kemudian dilas pada sisi-nya .Lihat gambar berikut

Gambar 23 Las tumpang Macam macam sambungan las tumpang dapat dilaksanakan sebagai berikut:



Sambungan las sisi muka (a)



Sambungan las sisi kiri-kanan (b)



Sambungan las sisi penuh (c)



Sambungan las tumpang dengan las alur (d)



Sambungan las tumpang dengan las lubang bulat (kunci) (e)



Las tumpang dengan las alur panjang (f)


38

Gambar 24 Macam macam las tumpang



Sambungan las T Sambungan las T terdiri atas :



Las T sisi tumpul satu s atu sisi.



Las T sisi tumpul dua sisi (ganda)

Gambar 25 Macam-macam las T

 Las sudut Las sudut terdiri atas :



Las sudut luar



Las sudut dalam

Gambar 26 Macam macam las sudut


39

c.

Penunjukan Simbol Las Penunjukan simbol las dapat dijelaskan dengan gambar berikut .

Gambar 27 Penampang las

Gambar 28 Penunjukan simbol las Keterangan gambar: 1) anak panah menunjukan ke garis atau bagian las 2) garis penunjuk 3) tanda pengerjaan dilas di sekelilingnya sekelilingn ya 4) garis tanda 5) ukuran celah akar 6) jari-jari akar 7) sudut alur 8) kontur datar 9) pengerjaaan akhir atau digerindadalam alur.

d.

Faktor Kekuatan Sambungan Las (penjelasan (penjelasa n lihat di lampiran materi)

e. Perhitungan Sambungan Las


40

Kekuatan sambungan las dapat diperiksa atau dihitung kekuatannya berdasarkan atas :



Kekuatan tarik



Kekuatan geser .

Untuk menentukan kekuatan sambungan las terhadap kekuatan tarik yaitu dengan cara menghitung sambungan las terhadap tegangan tarik yang terjadi, Tegangan tarik pada sambungan las yaitu gaya tarik tiap satuan luas penampang las . Jika gaya tarik pada sambungan las F [N] dan luas penampangnya adalah A [mm 2]

maka tegangan tarik pada

sambungan las tersebut adalah : (Penjelasan tentang perhitungan sambungan las lihat di lampiran materi)

Suatu elektroda mempunyai tanda tanda E6013, apa arti dari tanda tanda tersebut tersebut ? Artinya : -

Huruf E = Elektroda

-

Angka 60 = 60 X 1000 1000 yaitu kekuatan tarik minimum dari deposit las adalah adalah 60000 lb/in2 atau 42 kg/mm 2

-

Angka 1 simbol simbol posisi posisi pengelasan dapat dilihat dari tael yaitu untuk elektroda yang dapat dipakai untuk pengelasan segala posisi

-

Angka 3, lihat tabel yaitu jenis selaput elektroda Rutil-Kalium dan pengelasan pengelasan dengan arus AC atau atau DC + atau DC- , untuk jelasnya jelasnya lihat gambar berikut berikut .

Gambar 29 Kode Elektroda Las


41

Bahan Bacaan 3 : 1. Sambungan Baut a. Fungsi Sambungan Suatu konstruksi mesin terdiri atas elemen elemen mesin yang dirakit dan disatukan satu sama lainnya dengan cara disambung dan tersusun menjadi suatu mesin yang utuh . Salah satu bentuk sambungan elemen mesin tersebut adalah sambungan ulir . Sambungan ulir pada elemen mesin berfungsi sebagai sambungan sementara yaitu sambungan yang dapat dibuka dan dipasang kembali tanpa merusak elemen mesin mesin itu sendiri atau alat penyambungnya Sambungan ulir terdiri atas baut dan mur oleh kerena itu sambungan ulir disebut juga dengan sambungan mur baut. Sambungan mur baut banyak digunakan pada sambungan konstruksi mesin, sasis, konstruksi jembatan, konstruksi bangunan rangka baja, mesin automotive dan elemen elemen mesin lainnya . Hampir sebilanpuluh persent dari suatu mesin disambung dengan menggunakan ulir yaitu dengan menggunakan baut , sekeruf dan mur . Sambungan dengan menggunakan ulir ini sangat praktis dengan pertimbangan:



Mudah dalam pemasangan



Penggantian suku cadang praktis .



Untuk pembongkaran dan pemasangan kembali memerlukan alat yang sederhana yaitu berupa kunci kunci yang dapat dibawa .



Dalam keadaan darurat

pembongkaran dan pemasangan kembali

dapat dilakukan dimana saja . Contoh melepas roda kendaraan yang pecah untuk ditambal .



Tidak merusak bagian bagian komponen yang disambung maupun alat penyambungnya .



Sambungan dengan ulir bersifat sambungan-sementara.



Sambungan

dapat dilaksanakan pada komponen mesin yang

bergerak maupun yang tidak dapat bergerak . Sambungan bergerak misalnya sambungan antara poros engkol dengan batang

penggerak,

sambungan

poros

dengan

bantalan

,


dan

42

semacamnya . Sambungan yang tidak dapat bergerak yaitu sambungan pada konstruksi jembatan, kontruksi bangunan , angker angker , dan semacamnya. Ulir terdiri atas ulir luar dan ulir dalam, ulir luar disebut dengan baut dan ulir dalam disebut dengan mur.

b. Macam Macam Ulir Ulir yang digunakan pada mur baut pada umumnya adalah ulir segitiga yaitu ulir yang mempunyai penampang dengan bentuk profil segitiga . Jenis ulir segitiga yang standar terdiri atas :



Ulir metris



Ulir whitwort



Ulir UNC dan UNF



Ulir standar pabrik



Ulir metris Pada baut baut atau mur yang mempunyai standar

metris ,untuk

menunjukan atau memberikan tanda pada baut atau mur tersebut yaitu dengan huruf M sebagai simbol dari ulir metris kemudian diikuti dengan angka yang menyatakan ukuran diameter luar dari ulir dan kisar ulir . Penunjukan ulir ini selain terdapat pada mur atau baut juga terdapat pada sney dan tap .

Gambar 30 Ulir metric. Profil ulir metris (ISO Metric) mempunyai bentuk profil segi tiga dengan sudut puincak 60 o . Penampang dari sepasang profil ulir metris yang terdiri dari mur dan baut atau ulir luar dan ulir dalam serta ukurannya dapat dilihat pada gambar berikut:


43

Gambar 31 Profil ulir metris

(Penjelasan tentang ulir metris selanjutnya, lihat lampiran materi)



Ulir whitwort Ulir whitwort adalah

jenis ulir segi tiga

dengan sudut puncak 55

derajat, ulir whitwort ini mempunyai satuan inchi. Penunjukan ulir whitwort yaitu dengan huruf W , kemudian diikuti dengan dua angka , angka pertama menunjukan ukuran diameter luar dan angka yang kedua menunjukan jumlah kisar tiap satu inchi.

Gambar 32 Ulir Whitwort Bentuk standar profil ulir whitwort (BSW) dapat dilihat pada gambar berikut :


44

Gambar 33 Profil ulir Whitwort

Tabel Ulir Whitwort (Lihat di lampiran materi)



Ulir UNC Ulir UNC termasuk ulir segi tiga yang mempunyai satuan inchi seperti ulir Whitwort, hanya sudut puncaknya mempunyai sudut 60 derajat dan profilnya sama dengan profil ulir metris . Penunjukan ulir Uni diawali dengan

angka yang menyatakan nomor ulir atau

diameter ulir luar dan jumlah kisar tiap inchi

Gambar 34 Profil ulir UNI

Gambar 35 Profil ulir UNI (Penjelasan tentang ulir CNC selanjutnya, lihat lampiran materi)


45



Ulir standar pabrik `Sebagai kebijakan dari pabrik otomotip untuk mempermudah dalam perakitan atau perawatan, spesifikasi dari baut dilengkapi dengan nomor part , tanda pada kepala baut , dan ukuran panjang maupun diameter dasar. Simbol

dan penjelasan dari tanda kepala baut

tersebut dapat dilihat pada gambar dan tabel berikut.

Gambar 36 Simbol baut

Simbol baut-pabrik untuk kelas pengerasan , diameter dan panjang baut yang digunakan pada kendaraan

dapat dilihat pada gambar

berikut :

Gambar 37 Simbol baut

Baut tanam disebut juga dengan baut tap pada kedua ujungnya diulir dan tidak mempunyai kepala , seperti terlihat pada gambar berikut :


46

Gambar 38 Baut tanam / baut tap

Gambar 39 Simbol baut tanam

Tabel Spesifikasi Baut Standar Pabrik (Lihat di lampiran materi) Tabel Batas Momen Untuk Pengencangan

Baut Pabrik (Lihat di lampiran

materi) Macam macam bentuk baut yang biasa digunakan pada otomotip dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 40 Bagian bagian baut


47

Gambar 41 Macam baut dan mur

c. Bentuk kepala baut / sekeruf Bentuk kepala sekeruf mempunyai bermacam macam diantaranya kepala sekeruf dengan bentuk sok , untuk memutarkan sekeruf tersebut diperlukan obeng sok biasanya berupa kunci L . Sekeruf dengan kepala trapezium dengan alur lurus atau alur menyilang, sekeruf dengan kepala segi enam atau segi empat . Macam macam bentuk kepala baut tersebut dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 42 Macam macam kepala sekeruf

Tabel berikut adalah ukuran ulir standar Metrik untuk kepala baut, yang terdiri atas: ukuran dasar ,tinggi baut , dan lebar kunci .


48

Gambar 43 Ukuran kepala baut

d. Bahan Ulir / Baut Dan Mur Bahan untuk baut dan mur biasanya baja carbon , baja konstruksi baisa , atau baja batangan yang difinish dingin . Macam macam bahan untuk baut dan mur dapat dilihat pada table berikut :

Tabel Bahan Baut Dan Mur (lihat di lampiran materi) e. Perhitungan Sambungan Baut/Ulir 1). Tegangan tarik pada baut Baut baut yang digunakan untuk sambungan dengan beban tarik atau beban aksial , dimana arah gayanya searah dengan sumbu baut , dan daerah yang berbahaya yaitu kemungkinan baut itu putus adalah pada penampang yang mempunyai ukuran diameter terkecil yaitu pada penampang x-x seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 44 Beban tarik pada baut Jika suatu baut mempunyai ukuran diameter dalam atau diameter terkecil d1 [mm] mendapatkan gaya tarik akibat dari gaya aksial


49

sebesar F [N] maka tegangan tarik pada baut dapat dihitung dengan persamaan berikut : (Penjelasan tentang perhitungan sambungan baut/ulir (Lihat di lampiran materi)

D. Aktivitas Pembelajaran Aktivitas Pengantar Mengidentifikasi Isi Materi Pembelajaran (Diskusi Kelompok) Sebelum melakukan kegiatan pembelajaran, berdiskusilah dengan sesama peserta diklat di kelompok Saudara untuk mengidentifikasi hal-hal berikut: 1. Apa saja hal-hal yang harus dipersiapkan oleh saudara sebelum mempelajari materi pembelajaran Penggunaan Konsep Elemen Mesin Pada Bidang Manufaktur ? Sebutkan! 2. Bagaimana saudara mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! 3. Ada berapa topik yang ada di dalam Materi pembelajaran ini? Sebutkan! 4. Apa topik yang akan saudara pelajari di materi pembelajaran ini? Sebutkan! 5. Apa kompetensi yang seharusnya dicapai oleh saudara sebagai guru kejuruan dalam mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! 6. Apa bukti yang harus diunjukkerjakan oleh saudara sebagai guru kejuruan bahwa saudara telah mencapai kompetensi yang ditargetkan? Jelaskan! Jawablah pertanyaan-pertanyaan di atas dengan menggunakan LK-00. Jika Saudara bisa menjawab pertanyan-pertanyaan di atas dengan baik, maka Saudara bisa melanjutkan pembelajaran.

Aktivitas 1 : Mengidentifikasi Komponen/Elemen Mesin Setelah Saudara mencermati materi Mengenal Komponen/Elemen Mesin diskusikan dalam kelompok Anda. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut : 1. Identifikasi komponen/elemen mesin yang terdapat di modul ? Sebutkan komponen/elemen mesin lain yang saudara ketaui dari sumber lain ? 2. Analisis setiap komponen/elemen mesin ? Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-01.


50

Aktivitas 2 : Sambungan Keling Setelah Saudara mencermati materi Sambungan Keling diskusikan dalam kelompok Anda. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaanpertanyaan berikut : 1. Identifikasi bagian-bagian utama, jenis dan bahan paku keling ? 2. Jelaskan prasyarat dan bagaimana pemasangan paku keling ? 3. Jelaskan macam-macam sambungan bentuk kelingan ? 4. Jelaskan bagaimana metode pengelingan ? 5. Hitunglah tegangan geser yang terjadi pada paku keeling dari suatu konstruksi kelingan dengan Diameter paku keling d = 25 [mm] Gaya F = 4250 N Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-01.

Aktivitas 3 : Sambungan Las Setelah Saudara mencermati materi sambungan kelingan pada aktivitas 2, maka pada aktivitas 3 ini Saudara akan mendiskusikan tentang sambungan las. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut : 1. Suatu elektroda mempunyai tanda E6013, apa arti dari tanda tersebut. 2. Gambar dan jelaskan macam macam sambungan las tumpul Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-03

Aktivitas 4 : Sambungan Baut Setelah Saudara mencermati materi Sambungan Baut diskusikan dalam kelompok Anda. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaanpertanyaan berikut. 1. Jelaskan fungsi dari sambungan baut ? 2. Jelaskan keuntungan penggunaan sambungan baut ? 3. Jelaskan macam-macam ulir yang digunakan pada sambungan baut ? Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-03.


51

E. Latihan 1.

Transmisi rantai-sproket digunakan untuk transmisi tenaga pada jarak sedang. Berikut ini adalah kelebihan dari penggunaan transmisi rantai dan sprocket, yaitu A. (1) Transmisi tanpa slip (perbandingan putaran tetap) (2) Dapat meneruskan daya besar (3) Suara dan getaran tinggi (4) Jarak poros menengah (antara belt dan gear) B. (1) Transmisi tanpa slip (perbandingan putaran tetap) (2) Dapat meneruskan daya besar (3) Keausan kecil pada bantalan (4) Jarak poros menengah (antara belt dan gear) C. (1) Transmisi tanpa slip (perbandingan putaran tetap) (2) Dapat meneruskan daya besar (3) Keausan kecil pada bantalan (4) Perpanjangan rantai karena keausan pena dan bus D. (1) Transmisi tanpa slip (perbandingan putaran tetap) (2) Tidak dapat dipakai untuk kecepatan tinggi (max. 600 m/min) (3) Keausan kecil pada bantalan (4) Jarak poros menengah (antara belt dan gear)

2. Ditinjau dari posisi pelat yang disambung dan bahan penyambung. Sambungan kelingan terdiri dari bermacam-macam bentuk sambungan yaitu : A. (1) Sambungan berimpit tumpang (2) Sambungan bilah tunggal (3) Sambungan bilah ganda (4) Sambungan rowe B.

(1) Sambungan berimpit (2) Sambungan bilah tunggal (3) Sambungan berimpit ganda (4) Sambungan rowe

C. (1) Sambungan berimpit (2) Sambungan bilah tunggal


52

(3) Sambungan bilah ganda (4) Sambungan berimpit ganda D. (1) Sambungan berimpit (2) Sambungan bilah tunggal (3) Sambungan bilah ganda (4) Sambungan rowe 3. Dua buah plat akan disambung dengan kampuh bilah tunggal dikeling tunggal, direncanakan menerima beban sebesar 10 kN. Bila bahan plat mempunyai tegangan tarik izin 137,3 N/mm 2 dan bahan paku dengan tegangan geser izinnya 109,8 N/mm2 serta tebal plat 4 mm. Berapakah diameter paku keling yang sesuai. A. 13 mm B. 12 mm C. 14 mm D. 11 mm 4.

Dua buah plat akan disambung dengan kampuh bilah tunggal dikeling tunggal satu baris, direncanakan menerima beban sebesar 10 kN. Bila bahan plat mempunyai tegangan tarik izin 137,3 N/mm 2 dan bahan paku dengan tegangan geser izinnya 109,8 N/mm 2 , tebal plat 5 mm dan jumlah paku yang digunakan sebanyak 2 buah. Berapakah. Diameter paku keling yang sesuai. A. 8 mm B. 6 mm C. 10 mm D. 9 mm

5.

Suatu konstruksi sambungan kelingan seperti terlihat pada gambar dibawah, diketahui : Diameter paku keling d = 25 [mm] Gaya F = 4250 N


53

Berapakah tegangan geser yang terjadi pada paku keling tersebut ? A. 4,83 (N/mm2) B. 4,33 (N/mm2) C. 5,33 (N/mm2) D. 4,53 (N/mm2) 6.

Dilihat dari bentuk /konstruksi bagian yang akan dilas, sambungan las terdiri dari berbagai bentu, yaitu : A. (1) Las tumpul (2) Las tumpang (3) Las sudut (4) Las L B. (1) Las tajam (2) Las tumpang (3) Las sudut (4) Las T C. (1) Las tumpul (2) Las tumpang (3) Las sudut (4) Las T D. (1) Las tumpul (2) Las tumpang (3) Las miring (4) Las T

7.

Suatu elektroda mempunyai tanda E6013, Angka 3 pada tanda tersebut memiliki arti sebagai ..................


54

A. Jenis selaput elektroda Rutil-Kalium B. Elektroda C. Simbol posisi pengelasan D. Kekuatan tarik minimum dari deposit las

8.

Sambungan mur baut banyak digunakan pada sambungan konstruksi mesin, sasis, konstruksi jembatan, konstruksi bangunan rangka baja, mesin automotive dan elemen elemen mesin lainnya . Berikut ini adalah pernyataan yang menjadi pertimbangan sambungan mur dan baut banyak digunakan, yaitu : A. (1) Mudah dalam pemasangan (2) Penggantian suku cadang praktis (3) Untuk pembongkaran dan pemasangan kembali mememrljukan alat yang sederhana yaitu berupa ku ci-kunci yang dapat dibawa (4) Sambungan dengan ulir bersifat sambungan tetap B. (1) Mudah dalam pemasangan (2) Penggantian suku cadang praktis (3) Untuk pembongkaran dan pemasangan kembali memerjukan alat yang khusus. (4) Dalam keadaan darurat pembongakaran dan pemasangan kembali dapat dilakukan dimana saja. C. (1) Mudah dalam pemasangan (2) Penggantian suku cadang praktis (3) Dapat merusak bagian-bagian komponen yang disambung maupun alat penyambungnya. (4) Dalam keadaan darurat pembongakaran dan pemasangan kembali dapat dilakukan dimana saja. D. (1) Mudah dalam pemasangan (2) Sambungan dapat dilaksanakan pada komponen mesin yang bergerak maupun yang tidak bergerak (3)Tidak merusak bagian-bagian komponen yang disambung maupun alat penyambungnya. (4) Dalam keadaan darurat pembongakaran dan pemasangan kembali dapat dilakukan dimana saja.


55

9.

Berapa ukuran diameter baut yang akan digunakan dari suatu penarik /peregang tali seperti terlihat pada gambar, mendapat beban F = 4000 N, bahan baut ST 40 C dengan faktor keamanan

A. 25,46 mm B. 22,56 mm C. 22,46 mm D. 23,56 mm 10. Berapakah tegangan geser pada kepala baut, Jika kepala baut pada contoh di atas menggunakan M16 yang mempunyai ukuran d = 16 mm dan tinggi kepala baut 0,7 d. A. 36,54 N/m2 B. 35,54 N/m2 C. 25,54 N/m2 D. 30,54 N/m2

LEMBAR KERJA KB-1 LK – 00 1. Apa saja hal-hal yang harus dipersiapkan oleh saudara sebelum mempelajari materi

pembelajaran

Penggunaan

Konsep

Elemen

Mesin

Pada

Bidang

Manufaktur ? Sebutkan! ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 2. Bagaimana saudara mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................


56

3. Ada berapa topik yang ada di dalam Materi pembelajaran ini? Sebutkan! ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 4. Apa topik yang akan saudara pelajari di materi pembelajaran ini? Sebutkan! ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 5. Apa kompetensi yang seharusnya dicapai oleh saudara sebagai guru kejuruan dalam mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 6. Apa bukti yang harus diunjukkerjakan oleh saudara sebagai guru kejuruan bahwa saudara telah mencapai kompetensi yang ditargetkan? Jelaskan! ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................

LK – 01

1.

Identifikasi komponen/elemen mesin yang terdapat di modul ? Sebutkan komponen/elemen mesin lain yang saudara k etahui dari sumber lain ? ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

2.

Analisis setiap komponen/elemen mesin ? ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

LK – 02

1.

Identifikasi bagian-bagian utama, jenis dan bahan paku keling ? ................................................................................................................................ ................................................................................................................................


57

2.

Jelaskan prasyarat dan bagaimana pemasangan paku keling ? ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

3.

Jelaskan macam-macam sambungan bentuk kelingan ? ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

4.

Jelaskan bagaimana metode pengelingan ? ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ Hitunglah tegangan geser yang terjadi pada paku keeling dari suatu konstruksi kelingan dengan Diameter paku keling d = 25 [mm] Gaya F = 4250 N ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

LK – 03

1. Suatu elektroda mempunyai tanda E6013, apa arti dari tanda tersebut. ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

2. Gambar dan jelaskan macam macam sambungan las tumpul ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

LK – 04

1.

Jelaskan fungsi dari sambungan baut ?


58

…………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………

2. Jelaskan keuntungan penggunaan sambungan baut ? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………

3. Jelaskan macam-macam ulir yang digunakan pada sambungan baut ? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………


59

KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 : MEKANIKA TEKNIK A. Tujuan Setelah mempelajari kegiatan pembelajaran ini diharapkan : 1. Melalui diskusi peserta dapat menganalisis besaran dan satuan dengan rasa ingin tahu dan kerjasama 2. Melalui diskusi peserta dapat menganalisis macam-macam gaya dengan rasa ingin tahu dan kerjasama. 3. Melalui diskusi peserta dapat menganalisis momen dan keseimbangan dengan rasa ingin tahu dan kerjasama. 4. Melalui diskusi peserta dapat menganalisis macam-macam tegangan dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

B. Indikator Pencapaian Kompetensi Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta diklat dapat : 1. Menganalisis besaran dan satuan 2. Menganalisis macam-macam gaya. 3. Menganalisis momen dan keseimbangan 4. Menganalisis macam-macam tegangan

C. Uraian Materi 1.

Besaran Dan Satuan

Kompetensi dasar : prinsip dasar mekanika Setelah Mempelajari bab ini diharapkan siswa dapat : -

Menyebutkan besaran

-

Menyebutkan satuan

-

Mengidentifikasi besaran dan satuan .

-

Menyebutkan hukum Newton


60

Dalam bidang teknologi pengukuran merupakan suatu kegiatan rutin yang dilakukan oleh para teknokrat untuk mengukur bermacam macam system , produk maupun elemen mesin . Sebagai cotoh : mengukur diameter dan panjang dari suatu poros, mengukur suhu uap dari suatu boiler , mengukur waktu yang dibutuhkan untuk memproses suatu produk , mengukur gaya yang dibutuhkan untuk memotong bahan , mengukur kecepatan kendaraan , mengukur besarnya energi yang dihasilkan dari suatu turbin uap atau mengukur arus listrik yang ditimbulkan oleh dynamo. Pada saat pengukuran tersebut tercatat , dicatat atau ditulis dengan angka angka , “ pengukuran yang ditulis dengan angka yang bersifat kwantitatip disebut dengan besaran “. Macam Macam Besaran Dalam pengukuran , besaran dikelompokan atas : o

Besaran skalar

o

Besaran Vector

Besaran Skalar Besaran Skalar yaitu besaran yang mempunyai besar atau nilai saja , contohnya :

-

Mengukur panjang

: 5 meter , 2 km .

-

Mengukur suhu

: 40 o C, 80 o R

-

Mengukur Volume

: 3 liter , 4m 3 .

-

Mengukur massa

: 2 kg , 4 lb.


61

Angka angka ukuran tersebut hanya menunjukan nilai atau besarnya saja . “Besaran yang mempunyai besar atau nilai saja disebut besaran skalar “ . Besaran Vector : Besaran Vector yaitu besaran yang menunjukan besar atau nilai dan arah , Contoh dari besaran vector :

-

Mengukur kecepatan kendaraan , misalnya 60 km/h .

-

Mengukur gravitasi bumi tercatat 9,81 m/s 2.

-

Mengukur Gaya dari torak yang sedang melakukan usaha.

Besaran di atas selain mempiunyai nilai besaran juga mempunyai arah . “ Besaran yang mempunyai besar dan arah disebut dengan Vector “ . SATUAN Mengukur suatu besaran adalah membandingkan besaran yang diukur dengan besaran yang sejenis yang disebut sebagai satuan , contoh mengukur panjang satuannya meter , kilo meter .

Meter dan kilo meter

tersebut menunjuknan

perbandingan panjang . Seorang atlit berlari dengan kecepatan

2 meter/detik .

Angka dua menunjukan besaran dan meter/detik adalah satuan . Seorang penegendara melihat spedo-meter yang menunjukan ukuran 60 km/h . Angka 60 menunjukan besaran dan km/h adalah satuan. Jadi setiap besaran harus selalu diikuti dengan satuan . Sistem S.I yaitu sistem Satuan Internasional dimana pada sistem SI ini sebagai pengembangan dari sitem MKS . Satuan pada sistem Satuan Internasional antara lain sebagai berikut : o

Panjang satuannya Meter (m)

o

Massa satuannya Kilogram (Kg)

o

Waktu satuannya Second (s)

o

Suhu satuannya derajat Kelvin ( OK)

o

Kuat arus satuannya Ampere (A)

o

Intensitas cahaya satuannya Kandela (Cd)

o

Jumlah zat satuannya mole ( mol)

o

Gaya satuannya Newton (N)


62

o

Massa jenis satuannya Kg/m 3 .

o

Tekanan satuannya N/m 2 atau N/mm 2.

o

Usaha atau kerja satuannyaJ = Nm

o

Daya satuannya Watt = J/s

o

Kecepatan satuannya m/s

o

Percepatan satuannya m/s 2.

o

Kecepatan sudut satuannya rad/s

o

Percepatan sudut satuannya rad/s 2.

o

Frekuensi satuannya Hertz (Hz)

Besaran Dan Satuan Besaran dan satuan yang sering digunakan dalam mekanika adalah : Panjang

o

Massa

o

Waktu

o

Gaya

o

Besaran dan satuan panjang Besaran panjang mempunyai satuan meter dengan lambang (m) . Menurut persetujuan Conference General des Poid et Mesures / CGPM ke-11 tahun 1963. Meter adalah satuan panjang jarak yaitu 1.650.763,73 kali panjang gelombang dalam ruang hampa dari radiasi atom Kripton-86 .


63

Gambar alat ukur panjang Besaran dan satuan massa Besaran massa mempunyai satuan kilogram dengan lambang (kg) . Menurut CGPM ke-1 tahun 1901. Kilogram adalah standar satuan massa yang sama dengan massa prototipe / contoh kilogram yang dibuat dari bahan platina iriudium yang disimpan di lembaga Berat dan ukuran Internasional , di Severs dekat Paris . Besaran dan satuan Waktu Besaran waktu mempunyai satuan detik . Satu detik adalah waktu yang diperlukan oleh atom Cesium untuk melakukan getaran sebanyak 9.192.631,77 kali , selanjutnya waktu dibagi menjadi periode secara berulang ulang : detik , menit , jam kemudian hari , minggu , bulan dan tahun . Besaran dan satuan kercepatan Kercepatan adalah besaran turunan yang mempunyai satuan m/s , kercepatan adalah jarak tiap satuan waktu , misalnya kercepatan kendaraan bermotor yang mempunyai satuan km/h , kecepatan gerak pahat pada mesin bubut yang mempunyai satuan m/menit . Kercepatan dirumuskan : v 

S t


64

Keterangan : v = kecepatan dalam satuan m/s t = waktu dalam satuan detik (s) S = Jarak dalam satuan m

Contoh : Suatu kendaraan bergerak dari kota A menuju kota B dengan kecepatan tetap V = 72 Km/h . a. Berapa m/s kecepatan kendaraan tersebut b. Berapa jarak yang ditempuh selama 5 detik c. Berapa km jarak kota A-B j ika dari kota A ke B memerlukan waktu 1,5 jam . Penyelesaian : Diketahui : lihat gambar :


65

Kecepatan kendaraan tersebut adalah : a. Dengan menggunakan persamaan : v 

Maka : v 

b. v 

S t

72 X 1000 3600

S t

=20 m/s

atau S1 = V X t = 20 X 5 = 100 m

c. Jarak kota A-B S = V X t = 72 X 1,5 = 108 km . Contoh : Suatu roda sabuk , lihat gambar ! mempunyai ukuran diameter Da= 0,2 m dan Db = 0,5 m , kecepatan sabuk 2m/s. a. hitunglah jumlah putaran pada roda A untuk setiap detiknya . b. hitunglah jumlah putaran untuk kedua roda tiap menitnya

Penyelesaian : Diketahui : Roda sabuk Da = 0,2 m


66

Db = 0,5 m V = 2m/s Ditanya : a. Putaran roda A dalam satuan p/s b. Putaran roda A dalam satuan put/menit Jawaban : V =  . D An A

n A 

V  . D A



2 3,14 X 0,2

= 3,18 p/s = 190,8 put/menit

5. Besaran dan satuan usaha Jika pada suatu benda bekerja

gaya F (N) dan benda tersebut bergerak

sejarak S (m) maka pada benda itu telah dilakukan usaha sebesar W = F X S (Nm) Usaha adalah besaran turunan yang mempunyai satuan Nm atau joule , usaha didefinisikan sebagai gaya kali jarak .

W = F X S (Nm) Keterangan : W = Usaha dalam satuan Nm atau j oule F = gaya dalam satuan N


67

S = Jarak dalam satuan m Contoh : Pada suatu benda A bekerja

gaya F = 150

(N) dan benda tersebut

berpindah sejarak S = 5 (m) . Berapa usaha yang dilakukan gaya F terhadap benda tersebut ?.

Penyelesaian Diketahui : o

Gaya F = 150 N

o

Jarak S = 5 m

Ditanyakan : Usaha (W) Jawaban : usaha W = F X S (Nm) = 150 X 5 =760 Nm atau joule Besaran dan satuan Daya Daya didefinisikan sebagai usaha tiap satuan waktu , Jika pada suatu benda bekerja gaya F (N) dan benda tersebut bergerak sejarak S (m) dengan waktu t (detik) maka daya yang diperlukan sebesar P = W/t = (F X S) dalam satuan (Nm/s) atau (watt) . Daya adalah besaran turunan yang mempunyai satuan Nm/s atau joule/s atau (watt) .

P 

W t



F .S t

oleh kerena v 

S t


68

Maka P = F.V Keterangan : o

P = Daya dalam satuan watt

o

W = Usaha dalam satuan Nm atau joule

o

F = gaya dalam satuan N

o

S = Jarak dalam satuan m

o

V = kecepatan dalam satuan m/s

o

t = waktu dalam satuan detik (s)

Contoh : Untuk memindahkan

benda dari tempat A ketempat B yang berjarak 10 m

diperlukan gaya F = 500 (N) dalam waktu 5 detik a. berapa kecepatannya ? b. Hitung usahanya ! c. Berapa watt daya yang diperlukannya Penyelesaian Diketahui : o

Jarak S = 10 m

o

gaya F = 500 N

o

waktu t = 5 detik

Ditanyakan : a. kecepatan (V) b. usahanya ( W) c. daya (P) dalam satuan watt


69

Jawaban : a. kecepatan (V)

v 

S

v

;

t

10 5

= 2 m/s

b. usahanya ( W) W = F X S = 500 x 10 = 5000 joule

c. daya (P) P = F.V = 500 X 2 = 1000 Watt

Besaran dan satuan percepatan Percepatan adalah besaran turunan yang mempunyai satuan m/s 2 , percepatan adalah perubahan kecepatan setiap waktu , misalnya percepatan gaya tarik bumi yang dikenal dengan gravitasi , gravitasi dilambangkan dengan huruf g yang besarnya diukur dari atas permukaan laut yaitu 9,80600 m/s 2 atau 32,169 ft/s 2 . Percepatan dirumuskan : a 

v t



S t 2

Untuk benda benda yang bergerak di percepat beraturan berlaku persamaan : Vt= Vo + at

S  Vo.t 

1 2

a.t 2

Keterangan : o

a = percepatan dalam satuam m/s 2.

o

v = kecepatan dalam satuan m/s


70

o

t = waktu dalam satuan detik (s)

o

S = Jarak dalam satuan m

o

Vo = Kecepatan awal m/s

o

Vt =Kecepatan saat t detik (kecepatan akhir ) m/s

Besaran dan satuan gaya Gaya adalah besaran turunan yang mempunyai satuan Newton dengan lambang N . Gaya satu Newton adalah gaya yang bekerja pada satu benda dengan massa 1 kg dan menimbulkan percepatan 1m/s 2. Atau dengan persamaan : F = m.a Keterangan : o

F = gaya dalam satuan N (newton)

o

m = massa dalam satuan kg

o

a = percepatan dalam satuan m/s 2 .

Contoh : Suatu gaya F = 100 N menarik benda yang mempunyai masa 20 kg , berapa percepatan yang terjadi pada benda itu . lihat gambar

Penyelesaian : Diketahui : o

Gaya tarik F = 100 N

o

Massa benda m = 20 kg


71

Ditanyakan : o

Percepatan a

Jawaban : F = m. a atau a 

F m



100 20

 2m / s 2

Contoh Lihat gambar ! Suatu benda mula mula diam kemudian ditarik oleh gaya F = 100 N dan bergerak berapa percepatan benda tersebut setelah 5 detik jika massa benda tersebut m = 20 kg . Berapa jarak yang ditempuhnya setelah 5 detik .

Penyelesaian : Diketahui : o

Kecepatan awal Vo = 0 (diam) ; Gaya tarik F = 100 N

o

Waktu t = 5 detik dan Massa m = 20 kg

Ditanyakan : o

Percepatan a

o

Jarak S

Jawab


72

Percepatan

a

F m



100

S  0.5 

20 1 2

1

 2m / s 2 dan S  Vo.t  a.t 2 maka : 2

2

2.5 = 0 + 25 = 25 m

Hukum Newton Dalam keadaan sehari hari sering kita jumpai hal hal yang berhubungan dengan hukum Newton , sebagai contoh : jika kita dalam kendaraan yang sedang berjalan tiba tiba kendaraan tersebut direm , maka seluruh isi kendaraan termasuk badan kita akan bergerak kedepan , atau sebaliknya jika kita sedang berdiri diatas bis yang sedang diam tiba tiba bis maju maka badan kita akan bergerak kebelakang . Menurut Newton bahwa

kedua kasus tersebut menandakan adanya gejala sifat

kelembaman . Hukum Newton I yaitu sebagai berikut : “ Sebuah benda akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan , jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda itu “ Hukum Newton yang kedua yaitu bahwa gaya adalah sebanding dengan massa dan percepatannya , secara matematis dapat ditulis dengan persamaan : F=m.a Keterangan : F = gaya dalam satuan …………………. Newton , dyne m = massa dalam satuan ……………… kilogram , gram a = percepatan dalam satuan …….…

m/s 2 , cm/s2 .

Diatas telah dijelasan bahwa satu Newton adalah besarnya gaya yang bekerja pada massa sebesar 1 kilogram dan menimbulkan percepatan 1 m/s

2

.

Sedangkan Satu dyne yaitu besarnya gaya yang bekerja pada massa sebesar 1 gram dan menimbulkan percepatan 1 cm/s 2 .


73

Hukum Newton ketiga yaitu aksi = reaksi : “Apabila suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain sebagai gaya aksi , maka benda kedua ini akan mengerjakan gaya pada benda yang pertama dengan arah berlawanan sebagai gaya reaksi , besarnya gaya aksi sama dengan gaya reaksi .

Gaya Aksi-reaksi

Sehubungan

dengan

keseimbangan gaya

pengetahuan

statika ,

yaitu

ilmu

yang

mempelajari

dengan gaya gaya tersebut suatu benda atau suatu sitem

dalam keadaan diam , dengan hukum Newton ketiga

merupakan solusi untuk

mempelajari benda benda yang diam atau dalam keadaan seimbang . Perlu diketahui juga adanya ilmu yang mempelajari gerak dari benda dengan tidak mempelajari sebab sebabnya . Pengetahuan tersebut disebut dengan Kinematika. Sedangkan Ilmu yang mempelajari gerak dan sebab sebabnya disebut dengan Dinamika.

D. Latihan 1. Jawablah pertanyaan pertanyaan berikut dengan singkat dan jelas . a. Apa yang dimaksud dengan besaran ? b. Sebutkan macam macam contoh besaran yang anda ketahui ?


74

c. Apa penyebab bergerak atau berubahnya posisi suatu benda dari tempat satu ke tempat lainnya ? d. Apa satuan gaya menurut Standar Internasional ? e. Apa yang dimaksud dengan kecepatan ? f.

Tuliskan definisi mengenai usaha !

g. Apa yang dimaksud dengan percepatan ? h. Apa satuan dari usaha ? i.

Tuliskan satuan dari daya

2. Diketahui : lihat gambar ! suatu kendaraan bergerak dari kota A menuju kota B dengan kecepatan tetap V = 54 Km/h . a. Berapa m/s kecepatan kendaraan tersebut b. Berapa jarak yang ditempuh selama 2 menit c. Berapa km jarak kota A-B jika dari kota A ke B memerlukan waktu 2 jam .

3. Kuda yang mempunyai daya 750 watt digunakan untuk memindahkan

benda

dengan gerobak dari tempat A ketempat B yang berjarak 500 m diperlukan waktu 10 menit a. Hitung usaha yang telah dilakukannya b. berapa N gaya tarik kuda tersebut ? c. berapa kecepatannya ?


75

4. Suatu gaya F = 200 N menarik benda yang mempunyai masa 10 kg , berapa percepatan yang terjadi pada benda itu . lihat gambar

5.

Suatu benda mula mula diam kemudian ditarik oleh gaya F = 5000 N dan

bergerak

berapa percepatan benda tersebut setelah 10 detik jika massa benda

tersebut m = 100 kg . Lihat gambar ! o

Berapa percepatan beda tersebut

o

Berapa jarak yang ditempuhnya setelah 10 detik .

6. Suatu roda sabuk , lihat gambar ! mempunyai ukuran diameter Da= 0,25 m dan Db = 0,75 m , kecepatan sabuk 1,2 m/s. c. hitunglah jumlah putaran pada roda A untuk setiap detiknya . d. hitunglah jumlah putaran untuk kedua roda tiap menitnya


76

7. Dua kendaraan masing masing bergerak dengan arah yang berlawanan dengan kecepatan tetap yaitu kecepatan kendaraan A = 80 km/jam dan kendaraan B 60 km/jam , jarak antara kota A-B = 280 Km. Kendaraan A dan B bertemu di kota C , Berapa Km jarak kota A-C .

8. Dua orang bersepeda masing masing star dengan waktu yang sama . Jarak antara Speda A dengan speda B = 20 m kecepatan speda A 6m/s dan kecepatan speda B 4 m/s . Setelah berapa detik speda A tersusul oleh speda B .

Gambar soal no 8


77

G A Y A Dalam sehari hari banyak kita jumpai benda-benda yang bergerak , misalnya kendaraan bermotor yang bergerak dijalan raya , serangkaian gerbong kereta api yang ditarik oleh locomotip , gerobak-kuda , kincir angin ,

air terjun yang

menggerakan turbin , poros motor bakar yang digerakan oleh energi hasil pembakaran

bahan

bakar

.

Penyebab

bergeraknya

benda

benda

tersebut

dikerenakan oleh gaya .

Selain benda-benda yang bergerak juga benda benda yang diam , misalnya meja dan kursi yang tetap diam ditempatnya , mesin mesin yang diangker pada lantai atau jam dinding yang tetap diam tergantung ditempatnya . Benda benda tersebut tidak akan bergerak dan tetap diam jika tidak ada yang menggerakannya , yang menggerakan benda dari posisi diam menjadi bergerak yaitu gaya . Suatu kendaraan yang sedang bergerak dengan kecepatan tertentu , sampai diperempatan pengendara

terlihat untuk

lampu

mengurangi

kuning

menjadi

kecepatannya

merah dan

mengisyaratkan

berhenti

,

dengan

pada jalan

mengurangi gas dan kemudian direm sehingga mobil tersebut berhenti . Penyebab berhentinya kendaraan tersebut adalah gaya , yaitu gaya pengereman . Jika kita melemparkan benda ke atas pada suatu saat benda tersebut akan berhenti diketinggian tertentu , dan akhirnya benda akan turun lagi kebawah , yang menyebabkan benda tersebut berhenti dan turun lagi kebawah adalah gaya , yaitu gaya tarik bumi atau gravitasi . Dari contoh-contoh di atas kita dapat menyimpulkan bahwa : gaya adalah segala sesuatu sebab yang menyebabkan benda diam , bergerak , berubahnya posisi


78

benda dari keadaan diam menjadi bergerak atau sebaliknya dari keadaan bergerak menjadi diam . Macam Macam Gaya Ditinjau dari bergerak suatu benda , gaya terdiri atas : o

Gaya tarik bumi ;

o

Gaya alam ;

o

Gaya otot;

o

Gaya kerena pembakaran bahan bakar pada motor;

o

Gaya pegas

o

Gaya centrifugal

Gaya tarik bumi Gaya tarik bumi disebut juga gravitasi yaitu gaya yang menyebabkan benda mempunyai gaya berat , kita misalkan benda yang diletakan diatas meja , maka meja akan menerima gaya berat dari benda tersebut . Suatu benda yang dilemparkan keatas pada suatu saat benda tersebut akan merngalami perubahan kecepatan , dari bergerak cepat

berubah menjadi lambat , dan lambat laun kecepatannya

menurun dan akhirnya menjadi nol , pada ketinggian tertentu yaitu pada kecepatan nol benda akan berhenti dan turun lagi dengan kecepatannya yang semakin lama semakin besar . Penyebab perubahabn kecepatan suatu saat pada benda tadi adalah gravitasi atau gaya tarik bumi.


79

Gaya alam Sebuah kincir angin berputar menggerakan dynamo listrik atau perahu nelayan yang bergerak dilaut lepas , air terjun yang menggerakan turbin di PLTA adalah suatu contoh dari gaya alam .

gaya alam Gaya otot Gaya otot adalah gaya yang ditimbulkan oleh otot , baik otot manusia maupun hewan , contoh: o

Membuka baut dengan menggunakan kunci tangan ;

o

Menggergaji dengan gergaji tangan;


80

o

Menarik gerobak dengan kuda ;

o

Menempa dengan menggunakan palu tangan

gaya otot Gaya tekanan pembakaran Pada motor bakar , bahan bakar dibakar didalam silinder dan tekanan dari gas pembakaran tersebut mendorong torak untuk bergerak dengan gaya yang sangat tinggi , gaya dari torak selanjutnya diteruskan keporos engkol yang mengubah gerak bolah balik torak menjadi gerak putar.

gaya pada motor bakar torak Gaya pegas Jika kita menekan pegas atau per , maka pada tangan kita akan terasa adanya dorongan , atau sebaliknya jika pegas ditarik maka akan terasa ada yang menarik kembali , yang menyebabkan dorongan atau tarikan pada tangan kita adalah gaya pegas . Gaya pegas banyak dimanfaatkan misalnya digunakan untuk menggerakan robot , peredam getaran atau shock absorber pada kendaraan , pegas katup dan semacamnya .


81

Gaya pegas Gaya centrifugal Sebuah bandul diikat dengan tali , kemudian talinya kita pegang dan putar , putar dari putaran pelan sampai putaran cepat , kita dapat mengamati bandul tersebut yaitu : bandul pada putaran rendah berada dibawah dan pada putaran tinggi bandul akan berputar keatas

dan pada tali menjadi tegang , jika talinya tidak kuat ,

kemungkinan besar talinya akan putus

dan bandul akan terlempar . Penyebab

putusnya tali dan terlemparnya bandul tersebut dikerenakan oleh gaya yang disebut dengan gaya centrifugal . Gaya centrifugal banyak dijumpai misalnya pada pompa centrifugal, pengatur kecepatan pada alat pemutus arus pada motor . Gaya centrifugal yaitu gaya yang mengarah keluar , sedangkan gaya yang mengarah kedalam yang berlawanan dengan arah gaya centrifugal disebut dengan gaya centripetal .

Gaya centrifugal


82

SATUAN GAYA Sistim satuan yang berlaku umum terdiri atas : -

Sistim satuan MKS , gaya mempunyai satuan kgf

-

Sistim satuan Britis , gaya mempunyai satuan lbf

-

Sistim satuan SI , gaya mempunyai satuan N (Newthon) .

MELUKIS GAYA Gaya adalah abstrak , tidak dapat dilihat , oleh kerena itu untuk

melukis /

menggambarkan suatu gaya harus ada persyaratannya yaitu : gaya dapat digambar jika : o

ada titik-tangkap gaya ;

o

ada besar gaya ;

o

ada arah gaya ;

o

ada skala gaya dan skala panjang . Jika keempat persyaratan di atas sudah terpenuhi maka kita tidak dapat

menggambarkan gaya , lihat gambar berikut !

Melukis gaya 1. Titik tangkap gaya Titik tangkap gaya yaitu tempat gaya bekerja , lihat titik A pada gambar di atas . Besar gaya Besar gaya dinyatakan dalam banyaknya gaya dalam satuan N , kgf atau lbf.


83

2. Skala gaya Supaya gaya dapat digambar maka gaya tersebut harus diskala dari besar gaya yang mempunyai satuan gaya [N] , [kgf] atau [lbf] menjadi garis yang mempunyai satuan mm, cm atau inchi dengan panjang sebanding dengan besar gayanya . Misalnya panjang 1 cm garis menunjukan 10 N , maka untuk menyatakan 50 N harus digambar garis sepanjang 5 cm , contoh skala gaya 1 cm # 10 N .

3. Arah gaya Gaya mempunyai arah tertentu , misalnya gaya dengan arah kekanan mendatar , gaya dengan arah keatas dan sebagainya . Untuk menunjukan arah dari suatu gaya yaitu dengan anak panah . Lihat gambar di atas.

4. Skala panjang Untuk menggambarkan suatu gaya perlu disesuaikan dengan kondisi kertas yang akan digunakan , misalnya letak antara gaya yang satu dengan gaya yang lain mempunyai jarak 4 meter sedangkan kertas yang akan digunakan adalah kertas A4 yang mempunyai ukuran 210 X 294 mm saja , jelas salah satu gaya tersebut akan terletak diluar kertas gambar , oleh kerena itu supaya semua gaya dengan jarak tertentu

dapat digambarkan di atas kertas gambar maka jaraknya atau panjangnya

harus diskala , Contoh : Gambarkan sebuah gaya yang besarnya 700 N bertitik tangkap di titik A dengan arah kekanan mendatar , jika skala gaya 1Cm # 100 N Jawaban lihat gambar berikut


84

Lukisan gaya Keterangan :

Lukisan gaya Contoh : Gambarkan dua buah gaya masing masing besarnya 6000 N dengan arah kekiri mendatar dan 4000 N

dengan arah kekanan mendatar mempunyai titik tangkap

sama yaitu di titik P Gambarkan gaya tersebut , jika skala gaya 1Cm # 1000 N Jawaban :

Lukisan gaya Keterangan gambar

Lukisan gaya


85

Contoh Dua buah gaya masing masing beritik tangkap di titik P dengan arah tegak kebawah dengan besar gaya F1 = 40 N dan gaya F2 = 30 yang bertititk tangkap di titik Q dengan arah tegak keatas Jika jarak P Q = 8 meter , Gambarkan gaya tersebut dengan panjang 1cm # 1m dan skala gaya 1 Cm # 10 N . lihat gambar berikut .

Lukisan gaya

Lukisan gaya


86

Menjumlah Gaya Menjumlah gaya tidak sama dengan menjumlah kelereng , kerena menjumlah gaya dipengaruhi oleh besar dan arah gaya . Menjumlah dua gaya dapat dicontohkan seperti berikut .

1. Menjumlah dua gaya dengan arah dan titik tangkap sama.; Dua buah gaya masing masing F1 =20 N dengan titik tangkap di titik A dan F2 = 40 N dengan titik tangkap di titik B , kedua gaya tersebut mempunyai arah sama yaitu kekanan mendatar , lukiskan kedua gaya tersebut dan tentukan jumlah gayanya . Jawaban : Skala gaya 10 N # 1 cm

Menjumlah gaya

2. Menjumlah dua gaya dengan satu titi k tangkap dan arah berlawanan; Dua buah gaya masing masing F1 =20 Ndan F2 = 40 N dengan titik tangkap sama di titik O , kedua gaya tersebut mempunyai arah yang berlawanan yaitu F1 kekiri mendatar dan F2 kekanan mendatar , lukiskan kedua gaya tersebut dan tentukan jumlah gayanya . Jawaban : Skala gaya 10 N # 1 cm


87

Menjumlah gaya 3. Menjumlah dua gaya dengan satu titi k tangkap dan arah berlainan . Dua buah gaya masing masing F1 =30 Ndan F2 = 40 N dengan titik tangkap sama di titik A , kedua gaya tersebut mempunyai arah yang berlainan

yaitu F1 ke atas

tegak lurus F2 yang mempunyai arah kekanan mendatar , lukiskan kedua gaya tersebut dan tentukan jumlah gayanya . Jawaban : Skala gaya 10 N # 1 cm

Menjumlah gaya

Menjumlah gaya dapat dilakukan dengan dua cara yaitu : o

dengan cara lukisan

o

Dengan cara hitungan / analisa


88

a. Dengan cara lukisan 1) Menjumlah gaya dengan cara lukisan jajaran genjang Menyusun atau menjumlah gaya yang mempunyai gaya lebih dari dua gaya dengan titik tangkap sama caranya dapat dijelaskan dengan gambar berikut : Sebagai persiapan untuk melukis gaya diperlukan alat alat gambar terutama mistar segitiga satu pasang dan alat tulis atau potlot serta teknik teknik menggunakan mistar segitiga satu pasang yaitu untuk membuat garis garis sejajar . Buatlah gambar komponen gaya yang terdiri atas empat gaya yang mempunyai arah berlainan dengan titik tangkap sama seperti pada gambar berikut , Panjang garis disesuaikan dengan skala gayanya .

Komponen gaya dengan titik tangkap sama dan arah berlainan Jumlahkan F1 dengan F 2 dengan cara jajaran genjang , gunakan mistar satu stel untuk menarik garis garis sejajarnya. sehingga didapat F 1 +F2 = R1 , seperti terlihat pada gambar berikut .


89

Menjumlah gaya F 1 +F2 = R1 , Jumlahkan F1 +F 2 + F3 = R 2 atau R1 + F 3 = R 2 . dengan cara jajaran genjang seperti di atas . Lihat gambar berikut !

Menjumlah gaya F 1 +F2 + F3 = R2 atau R1 + F3 = R2 . Jumlahkan F1 +F 2 + F3 + F4 = R

,atau R1 + R2 +F 4 = R3= R

dengan cara jajaran

genjang seperti di atas . Lihat gambar berikut !


90

Menjumlah F 1 +F2 + F3 + F4 = R 2) Menjumlah gaya dengan lukisan kutub Untuk menjumlah gaya yang mempunyai lebih dari dua gaya dengan titik tangkap sama dan arah berlainan dapat ditentukan dengan cara lukisan kutub , caranya yaitu sebagai berikut : Buat lukisan komponen gaya sesuai dengan arah dan besar gaya yang telah diskala ; Buat titik kutub O disebelah kanan susunan gaya tersebut o

Pindahkan F1 sejajar dan sama panjang pada titik O ;

o

Pindahkan F2 sejajar dan sama panjang pada ujung F 1 ;

o

Hubungkan titik kutub O dengan ujung gaya F 2 sehingga didapat jumlah F 1 + F2 = R1 ;

o

Pindahkan F3 pada Ujung gaya F 2 atau ujung gaya R 1 ;

o

Hubungkan titik kutub O dengan ujung F 3 , sehingga didapat R 2 ;

o

Pindahkan F4 sejajar dan sama panjang pada lukisan kutub yaitu pada ujung R2 atau Ujung gaya F 3 ;

o

Hubungkan titik kutub O dengan ujung gaya F 4 atau R2 sehingga didapat R 3 atau R , R adalah resultante atau jumlah gaya R 2 + F4 =R.

o

Lihat gambar berikut !


91

Menjumlah gaya dengan lukisan kutub b. menjumlah gaya dengan cara analisa / hitungan Jika ada dua buah gaya yang mempunyai titik tangkap sama dengan arah berlainan arah dari kedua gaya membentuk sudut  maka jumlah resultantenya dapat dihitung dengan persamaan berikut :

Dua gaya dengan arah berlainan


92

R  P 2  Q 2  2. PQ cos  Untuk  = 90o maka Cos  = 0 atau berlaku rumus Phytagoras yaitu :

R  P 2  Q 2 Keterangan : o

P dan Q = komponen gaya

o

 = sudut apit antara dua gaya

o

R = Resultante

Contoh : Dua gaya masing masing gaya P= 40 N dengan arah mendatar kekanan dan gaya Q = 30 N dengan arah tegak ke atas at au membentuk sudut 90 o dengan gaya yang lainnya , -

Gambarkan kedua gaya tersebut dan lukiskan resultantenya .

-

Hitung resultante dari kedua gaya tersebut

Jawaban : a. Lukisan gaya :

b. Menghitung resultante :

R  P 2  Q 2


93

R 

40  30

R 

2500 = 50 N

2

2

Contoh Dua gaya masing masing gaya F1= 50 N dengan arah mendatar kekanan dan gaya F2 = 40 N dengan arah kekanan atas membentuk sudut 30 o terhadap gaya yang lainnya , lihat gambar ! Hitung resultantenya . :

Gambar 2.23 Jawaban :

R 

50  40  2.50.40.Cos30

R 

2500  1600  4000.0,866

2

2

o

R = 86,97 N

Menyusun Gaya Yang Terletak Pada Bidang Datar Jika ada dua buah gaya yang mempunyai titik tangkap berlainan dan terletak pada bidang datar maka untuk menentukan titik tangkap gaya tersebut dapat dilaksanakan dengan dua cara yaitu : -

dengan cara lukisan .

-

dengan cara analisa/hitungan


94

1. Dengan cara lukisan Contoh : Dua buah gaya masing masing mempunyai titik tangkap di titik A dan titik B dengan jarak AB = 60 Cm , besar gaya P=8 N dan arah gayanya kekiri bawah membentuk sudut 120 o terhadap garis mendatar , Gaya Q= 2 3 N dengan arah gaya tegak lurus ke bawah , lihat gambar berikut :

dua gaya dengan titk tangkap berlainan Dari kedua gaya di atas , tentukan : -

Besarnya resultante ; Arah resultante ; Titik tangkap resultante

Penyelesaian Lihat gambar berikut : Untuk menentukan titik tangkap , arah

dan

besarnya gaya resultante dapat

dilakukan dengan cara lukisan yaitu sebagai berikut : -

Salin soal diatas dengan skala gaya 2 N # 1cm dan skala panjang 1: 10.

-

Perpanjang garis gaya P dan Q keatas sampai bertemu di titik C .

-

Pindahkan gaya P dan Q ke titik C .

-

Buat jajaran genjang melalui gaya P dan Q tersebut .

-

Buat diagonal melalui titik C hingga didapat besarnya resultante R .

-

Perpanjang garis kerja gaya R sampai memotong garis AB di titik D , dan titik D adalah titik tangkap resultannya .


95

-

Pindahkan resultante dari titik C ke titik tangkap D . Maka didapat : titik tangkap , arah dan besarnya gaya resultante seperti terlihat pada gambar berikut .

memindahkan gaya

lukisan gaya 2. Dengan cara analisa Selain dengan cara lukisan dapat juga dilakukan dengan cara hitungan

yaitu

sebagai berikut : Diketahui : AB = 60 cm

 = 90 o – 60 o = 30 o .


96

Ditanyakan : Besar resultante (R) dan titk tangkap gaya resultante Penyelesaian : lihat gambar :

Titik tangkap gaya Resultante

maka :

R  P 2  Q 2  2. PQ cos  R 

64  12  2.8.2 3. cos 30

o

R = 11,36 N Menentukan titik tangkap :

 = 120 o.  = 90 o .

Jarak titik tangkap R dari titik A ke titik D dihitung dengan persamaan : AD : DB = Q.Sin  : P sin 


97

AD : DB = 2 3 .sin 90o : 8. sin 120 o . AD : DB = 2 3 .1 : 8.X0,5 3 . = 2

3 : 4 3

atau dapat ditulis :

AD DB



AD =

2 3 4 3

1. DB 2



1 2

 0,5 DB atau DB = 2AD ……….(a)

AD + DB =AB = 60 cm Masukan persamaan (a) AD + 2 AD = 60 3AD = 60 maka AD = 60:3 = 20 cm dan DB = 60-20 = 40 cm .

Mengurai Dan Menjumlah Gaya Mengurai gaya

bertujuan untuk menentukan arah dan besarnya resultante dari

komponen-komponen gaya yang mempunyai sejumlah gaya dengan titik tangkap sama dan arah berlainan . Sebuah gaya yang mempunyai arah tertentu diuraikan terhadap sumbu X dan sumbu Y , Jika komponen gaya tersebut mempunyai lebih dari satu gaya , maka gaya-gaya lainnya dapat diuraikan juga , sehingga resultante pada sumbu X (Rx) maupun resultante pada sumbu Y (Ry) dapat ditentukan dengan mudah

. Dengan Rx dan Ry

yang tertentu

maka Resultantenya ( R ) dapat

ditentukan baik besarnya maupun arahnya . Lihat gambar berikut !


98

Komponen gaya Untuk menentukan resultante dari komponen komponen gaya diatas dapat dilaksanakan dengan empat tahap yaitu : -

Tahap pertama dengan menguraikan komponen gaya terhadap sumbu X dan sumbu Y;

-

Tahap kedua menjumlah uraian gaya pada sumbu X dan Sumbu Y , yang menghasilkan Rx dan Ry;

-

Tahap ke tiga menghitung besarnya Resultante dengan menggunakan rumus phytagoras , dengan ketentuan besar gaya dalam tanda mutlak .

R  Rx 2  Ry 2 -

Tahap ke empat menentukan arah Resultante dengan persamaan

tg  

R y R x

Contoh soal : Empat buah gaya masing masing F 1 = 80 N , F 2 = 200 N , F3 = 100 N dan F 4 = 250 N , mempunyai titik tangkap sama yaitu di titik O dengan arah berlainan seperti pada gambar berikut .


99

soal -

Uraikan gaya gaya tersebut pada sumbu X dan sumbu Y

-

Tentukan jumlah gaya pada sumbu X dan sumbu Y ;

-

Tentukan resultantenya ;

-

Tentukan arah resultantenya

Penyelesaian : a. Uraian gaya pada sumbu X dan Y

Uraian gaya pada sumbu X dan sumbu Y


100

b. Jumlah gaya pada sumbu X dan sumbu Y Rx = 250 + 80 Cos 45 o – 200 Cos 60o . Rx = 250 + 56,6 – 100 Rx = 206,6 N

Ry = 200 sin 60 o + 80 Sin 45 o – 100 Ry = 173 + 56,6 – 100 Ry = 129,6 N

Rx dan Ry c. Menentukan resultante

R  Rx 2  Ry 2 R 

206,6  129,6 2

2

R= 244 N d. Menentukan arah resultante

tg  

R y R x


101

tg  

129,6 206,6

 0,627

 = 32,1o .

Keseimbangan Gaya 1.

Syarat syarat keseimbangan Untuk komponen gaya yang mempunyai titik tangkap sama dengan arah

berlainan , misalnya pada pembebanan yang terdapat pada simpul tali atau simpul sambungan rangka , gaya gaya dikatakan seimbang atau benda dalam keadaan diam / statis jika : -

Jumlah gaya pada sumbu X = nol (  X  0 );

-

Jumlah gaya pada sumbu Y = nol. ( Y  0 ).


102

Gaya gaya pada tali dalam keadaan seimbang jika : -

Jumlah gaya pada sumbu X = nol (  X  0 ); yaitu : S2.Cos  - S1 =0

-

Jumlah gaya pada sumbu Y = nol. ( Y  0 ). S2.Sin  - F = 0

Contoh Diketahui Diketah ui pembebanan pembebanan pada tali dengan gaya gaya dalam keadaan seimbang , jika  = 60o. dan F = 100 N . -

Uraikan komponen gaya terhadap sumbu X dan sumbu Y

-

Hitung gaya yang terjadi pada tali 1 (S 1 ) dan tali ke 2 (S 2 )


103

Penyelesaian Uraian komponen gaya terhadap sumbu X dan Y

Gaya yang terjadi pada tali 1 (S 1 ) dan tali ke 2 (S 2 ) Gaya gaya pada tali dalam keadaan seimbang jika : -

Jumlah gaya pada sumbu X = nol (  X  0 ); yaitu : S2.Cos 60o - S1 =0 atau

S1 =S2.Cos 60o .


104

S1 =0,5 S2. -

Jumlah gaya pada sumbu Y = nol. ( Y  0 ). S2.Sin 60o - F = 0 S2. 0,86 - 100 = 0 S2. 0,86 = 100

S2 =

100 0,86

= 116,27 N

Dari persamaan S1 =0,5 S2. maka : S1 =0,5

100 0,86

=

50 0,86

= 58, 14 N

Contoh Diketahui Diketah ui pembebanan pembebanan pada tali dengan gaya gaya dalam keadaan seimbang , jika  1 = 30o ;  2 = 45o dan F = 2000 N . -

Uraikan komponen gaya terhadap sumbu X dan sumbu Y

-

Hitung gaya yang terjadi pada tali 1 (S 1 ) dan tali ke 2 (S 2 )

Uraian gaya gaya pada sumbu X dan Y


105

uraian gaya pada sumbu X dan Y

Gaya yang terjadi pada tali 1 (S 1 ) dan tali ke 2 (S2 ) Gaya gaya pada tali dalam keadaan seimbang jika : -

Jumlah gaya pada sumbu X = nol (  X  0 ); yaitu : S1.Cos 45

atau

-

S1 =

o

- S2 .Cos 30o =0

S 2 .Cos30o Cos 45o

…….. (1)

Jumlah gaya pada sumbu Y = nol. ( Y  0 ). S1.Sin 45o + S2.Sin 30o

-F=0

S1.Sin 45o + S2.Sin 30o = 2000 ……… (2) Substitusikan persamaan (1) pada persamaan (2)

S 2 .Cos30o Cos 45o

.Sin 45o + S2.Sin 30o = 2000

 Cos30o.Sin45o   Sin30o   2000 S 2  o  Cos 45 


106

S 2 

2000

 Cos30o.Sin45o o    Sin 30  o Cos 45  

=

2000 0,866 X 0,707 0,707

 0,5

S2 = 1464,13 N Lihat persamaan (1)

S1 =

S 2 .Cos30o Cos 45o

Maka

S2 =

1464,13 X 0,866 0,707

=1793,40 N

Latihan 1. Empat buah gaya dengan arah berlainan mempunyai titik tangkap sama yaitu di titik O masing masing F1 = 300 N dengan arah mendatar kekiri , F2 = 400 N dengan arah kekanan atas membentuk sudut 30o terhadap sumbu X

, F3 = 200 N dengan arah

kekanan bawah membentuk sydyt 45o terhadap sumbu X dan F4 = 300 N dengan arah tegak kebawah , seperti pada gambar berikut .

-


-


-

Tentukan arah dan besar gaya resultantenya !


107

2. Komponen gaya dengan arah berlainan mempunyai titik tangkap sama yaitu di titik O masing masing F1 = 350 N dengan arah tegak keatas , F2 = 450 N dengan arah kekanan bawah membentuk sudut 60o terhadap sumbu X

, F3 = 250 N dengan arah kekiri bawah

membentuk sudut 45o terhadap sumbu X dan F4 = 400 N dengan

kekiri mendatar

seperti pada gambar berikut .

-


-


-



108

,

3. Sejumlah gaya dengan arah berlainan mempunyai titik tangkap sama yaitu di titik O masing masing F1 = 300 N dengan arah kekanan mendatar , F2 = 500 N dengan arah keatas tegak , F3 = 250 N kekanan bawah membentuk sudut 45 o terhadap sumbu X , F4 = 600 N dengan arah kekiri bawah membentuk sudut 60o terhadap sumbu X, seperti pada gambar berikut .

-


-


-


4. Sejumlah gaya dengan arah berlainan mempunyai titik tangkap sama yaitu di titik O masing masing F1 = 80 N dengan arah kekanan bawah , F2 = 200 N dengan arah ke bawah tegak , F3 = 100 N ke kiri mendatar dan , F4 = 250 N dengan arah ke kanan atas membentuk sudut 30o terhadap sumbu X, seperti pada gambar berikut .

-


-


-



109

5. Sejumlah gaya dengan arah berlainan mempunyai

titik tangkap sama yaitu di titik O

masing masing F1 = 400 N dengan arah kiri mendatar , F2 = 350 N dengan arah kekiri atas membentuk sudut 45 o, F 3 = 6000 N kekanan atas membentuk sudut 60 o terhadap sumbu X , F4 = 500 N dengan arah tegak kebawah , seperti pada gambar berikut .

-


-


-



110

Momen Dan Keseimbangan Dalam keteknikan banyak alat alat yang dapat digunakan untuk meringankan atau membantu pekerjaan , misalnya membuka mur atau baut , untuk membuka mur atau baut yaitu dengan cara memutarkannya dan bagai mana jika memutarkan mur atau baut dilakukan dengan tangan kosong ? Berat bukan ! Supaya mudah untuk membuka mur atau baut tersebut maka digunakan kunci . Gaya yang diberikan pada kunci dengan tangkai pendek dan tangkai panjang saat membuka baut yang sama akan terasa berbeda . Ringan dan beratnya saat membuka mur dan baut tersebut tergantung pada panjang dan pendeknya tangkai kunci , semakin panjang tangkai kunci yang digunakan maka membuka baut

akan terasa semakin ringan , hal

tersebut dikerenakan momen . Kasus lain : sebuah batang bambu panjangnya 4 m dengan berat 10 kg , coba angkat dengan posisi ditengah tengah ! dapat

terangkat kan ! Sekarang coba

lakukan dengan mengangkat pada posisi diujungnya ! bagai mana ? tidak terangkat kan ! padahal berat bambunya sama 10 kg . Tidak terangkatnya bambu tersebut dikerenakan momen .


111

Alat alat keteknikan yang memanfaatkan momen antara lain : tuas , batang pemutar , engkol , dongkrak , puli / k atrol , pedal rem dan alat alat lainnya. Momen ialah hasil kali gaya dengan jarak dari gaya terhadap titik tersebut . Jika Gaya diberi simbol F dan jarak dari gaya terhadap titik adalah L , maka momen dapat ditulis : M = F X L …………………………. (1)

Momen Untuk membedakan arah momen , macam macam momen terdiri atas : -

Momen positip

-

Momen negatip

1) Momen positip Momen positip yaitu momen yang m empunyai arah kekanan atau searah dengan arah jarum jam . 2) Momen negatip Momen negatip yaitu momen yang mempunyai arah berlawanan dengan arah jarum jam . Perhatikan gambar berikut :

macam macam momen


112

Kopel Kopel yaitu dua buah gaya yang sama besar , sejajar dan berlawanan arah dengan titik tangkap yang berlainan . Jika kedua gaya masing masing adalah F dengan jarak L , maka besarnya kopel yaitu : K = F X L ………………….. (2)

Contoh Suatu kunci-pas digunakan untuk memutarkan dan mengikat baut dengan gaya 150 N , berapa Nm momen yang terjadi pada pusat baut ? jika panjang kunci = 300 mm . Lihat gambar berikut !

Diketahui : -

Panjang kunci L = 300 mm = 0,3 m

-

Gaya F= 150 N .

Ditanyakan : -

Momen pada titik pusat baut (MA)

Jawaban : M A = F X L M A = 150 X 0,3 = 45 Nm .


113

Momen Dan Keseimbangan Di atas telah dijelaskan bahwa syarat syarat keseimbangan untuk komponen gaya yang mempunyai titik tangkap sama dengan arah berlainan , adalah -

Jumlah gaya pada sumbu X = nol (  X  0 );

-

Jumlah gaya pada sumbu Y = nol. ( Y  0 ).

Sedangkan untuk gaya gaya yang mempunyai titik tangkap berlainan , dimana titik tangkap gaya satu dengan titik tangkap lainnya mempunyai jarak tertentu , sehingga menimbulkan momen , oleh kerena itu untuk komponen gaya yang mempunyai titik tangkap berlainan

selain  X  0 ; Y  0 . juga

jumlah momen pada suatu titik

sama dengan nol atau dapat di tulis  M =0. Juga jumlah gaya aksi sama dengan jumlah gaya reaksi . Keterangan : -

Gaya reaksi adalah gaya yang berlawanan dengan gaya aksi ,

-

jumlah gaya aksi sama dengan jumlah gaya reaksi

-

Jumlah gaya aksi dengan gaya reaksi sama dengan nol ,

-

lihat gambar berikut

Contoh Suatu tuas dari pompa digunakan untuk menekan torak , jika gaya pada tuas adalah 300 N dan panjang lengan = 750 mm , jarak antara engsel dengan batang torak 75 mm , hitunglah gaya yang bekerja pada batang torak dan gaya reaksi pada tumpuan A .


114

Jika dalam keadaan seimbang maka jumlah momen di titik A = 0 (  M A=0) yaitu :

 M A = 0 300X750 – RBX75 +RAX0 = 0 225000 – 75RB = 0

RB =

225000 75

= 3000 N

Dalam keadaan seimbang Y  0 . RB – 300 – RA = 0 3000 – 300 – RA = 0 R A = 2700 N

Menentukan Titik Tangkap Resultan Dengan Momen Untuk menentukan titik tangkap dan besarnya resultane dari gaya gaya yang mempunyai arah sama dengan titik tangkap berlainan dapat dilakukan dengan cara analisa dan cara lukisan .


115

Cara analisa Untuk menentukan R yaitu : R=P+Q Sedangkan untuk menetukan

titik tangkap resultante , yaitu jarak dari satu titik ke

titik tangkap gaya/resultante yaitu dengan menggunakan persamaan momen yaitu Jumlah momen gaya terhadap suatu titik sama dengan Gaya resultante X jarak terhadap titik tersebut . lihat gambar berikut :

dua gaya dengan arah sama

R.L = P.L1 + Q.L2 atau L =

P . L1  Q. L2 R

Contoh : Tentukan Besar resultante dan titik t angkap resultante dari komponen gaya berikut : P= 60 N Q = 40 N ; AB 75 cm


116

komponen gaya

titik tangkap resultante

Besarnya resultate yaitu : R = P + Q = 60 + 40 = 100 N Titik tangkap resultante : Jika titik O terletak di titik B maka L1 =75 dan L 2 = 0 R. L = (60 X 75)+(40 X 0) = 4500 N.cm

dan jarak titik tangkap L =

4500 100

= 45 cm dari titik B , lihat gambar berikut

Contoh : Hitung resultante dan tentukan titik tangkap resultante dari komponen komponen gaya berikut , lihat gambar !


117

komponen gaya Penyelesaian : Diketahui komponen gaya , lihat gambar !

komponen gaya Ditanyakan : -

Resultante

-

Letak titik tangkap resultante

Jawaban Besarnya resultante yatitu ; R = 600 + 100 + 200 +200 + 100 = 1200 Kg ,


118

Letak titik tangkap gaya R yaitu di titik F dengan jarak L , untuk sementara jarak L belum diketahui , lihat gambar berikut !

titik tangkap resultante

Menentukan jarak L : yaitu sebagai berikut : ( 600 X 0 ) + (100X1000) + (200X1600) + (200X2400) + (100X3600) = R X L 0 + 100.000 + 320.000 + 480.000 + 360.000 = 1200 X L 1260.000 =1200 X L L = 1260.000/1200 = 1050 mm


119

Latihan 1. Suatu tuas dari dari alat pres digunakan untuk menekan torak , jika pada pada titik C bekerja gaya sebesar 150 N , panjang lengan A-C = 1000 mm , jarak antara engsel dengan batang torak A-B = 100 mm , hitunglah gaya yang bekerja pada batang torak (RB) dan gaya reaksi pada tumpuan A (RA) .

2. Suatu konstruksi dari alat pengaman uap seperti terlihat pada gambar berikut , berapa gaya yang bekerja pada batang torak dan reaksi pada titik tumpu A . jika panjang lengan A-B = 1200 mm , dan jarak dari batang torak ke tumpuan A-C= 200 mm dan beban G = 200 kg

3. Suatu tang mempunyai ukuran seperti pada gambar , berapa gaya jepit F2 jika gaya F1 = 150 N .


120

Tegangan Jika suatu benda atau batang pada kedua ujungnya ditarik oleh suatu gaya maka pada batang tersebut akan terjadi tegangan tarik , untuk benda yang mempunyai sifat kenyal seperti karet maka benda tersebut akan memanjang dan jika benda tersebut tidak kuat untuk menahan beban tarik maka akan putus . Jika suatu benda atau batang yang mempunyai panjang L dengan luas penampang A [mm 2] ditarik oleh gaya tarik F [N] maka pada batang tersebut akan terjadi tegangan tarik , tegangan tarik akan terjadi disepanjang L . Besarnya tegangan tarik  t yaitu Gaya tarik tiap satuan luas penampang atau dapat ditulis dengan persamaan :

 t 

F A

Keterangan : o

 t = Tegangan tarik dalam satuan ……………………… [N/mm 2]

o

F = Gaya tarik dalam satuan ……………………………..

[ N]

o

A = Luas penampang dalam satuan ……………………

[mm 2]

Contoh Diketahui : batang dengan penampang segi empat ditarik oleh gaya F , lihat gambar berikut !


121

Diketahui : o


o

Panjang L = 1000 mm

o

Lebar b = 20 mm

o

Tinggi h = 30 mm

Hitunglah tegangan tarik pada penampang A-B Jawaban :

 t 

F A

A = b X h = 20 X 30 = 600 mm2 . maka :

 t 

15000 600

 25 N/mm2 .

Contoh Diketahui : batang dengan penampang bujur sangkar ditarik oleh gaya F , lihat gambar berikut !


122

o


o

Panjang L = 1000 mm

o

Lebar a = 20 mm

Hitunglah tegangan tarik pada penampang A-B

Jawaban :

 t 

F A

A = a X a = 20 X 20 = 400 mm2 . maka :

 t 

10000 400

 25 N/mm2 .

Contoh : Diketahui : batang dengan penampang bulat

ditarik oleh gaya F , lihat gambar

berikut !

o


o

Panjang L = 1000 mm

o

Diameter d = 20 mm


123

Hitunglah tegangan tarik yang terjadi pada penampang A-B Jawaban

 t 

F

A 



 t 

A

4

2

d

F 4. F 4 X 3140 4 X 1000 =    10 N/mm2 . 2 2  2  .d 3,14 X 20 400 d 4

Percobaan Tarik Percobaan tarik dilakukan dengan menggunakan mesin uji tarik .dengan tujuan untuk mengetahui sifat sifat mekanis dari material terhadap : Perpanjangan

o

Regangan

o

Kontraksi

o

Tegangan

o


124

Mesin uji tarik Perpanjangan (  L) Jika suatu logam ditarik maka logam tersebut akan mengalami perubahan panjang dari L menjadi L 1, Jika beban tarik tersebut dihilangkan

maka akan terjadi dua

kemungkinan yaitu : Logam tersebut kembali keukuran semula , hal ini disebut dengan deformasi elastis. Deformasi elastis yaitu perubahan bentuk yang sifatnya sementara

pada saat

pembebanan berlangsung saja. . Logam tersebut tidak kembali keukuran semula, yaitu bertambah panjang dan L menjadi L1 dan penampangnya menciut dari A o menjadi A , pada keadaan di atas disebut dengan deformasi plastis, dan patah.

Pada daerah deformasi elastis inilah berlaku hukum Hooke , yang menyatakan: 

Pertambahan panjang  L sebanding dengan gaya F



Pertambahan panjang  L sebanding dengan panjang L


125



Pertambahan panjang  L berbanding terbalik dengan luas penampang (A).



Pertambahan pangang  Lsebanding dengan jenis bahan (C)

Atau dapat kita tulis dengan persamaan/hokum Hooke berikut :

 L=

F . L A

.C

………………. (a)

Konstanta bahan C dinyatakan dalam 1/E , E yaitu Modulus Elastisitas dari Young atau: C= 1/E …………………………..(b) Jika persamaan (b) dimasukan pada persamaan (a) maka :

 L=

F . L A. E

[mm]

Keterangan :

 L = Perpanjangan dalam satuan ……………….

mm

F

= Gaya tarik dalam satuan ……………………

N ( Newthon)

L

= Panjang bahan dalam satuan………………

mm

A

= Luas penampang dalanm satuan ………

mm 2

E

= Modulus Elastisitas bahan ………………….. N/mm 2

Regangan Regangan adalah perbandingan

 L (perpanjangan) dengan panjang semula (L) .

Regangan ini menunjukan kekenyalan dari suatu bahan/ material. Semakin besar angka regangannya , semakin kenyal logam /material tersebut . Jika batang tarik mempunyai panjang awal L mm dan setelah ditarik panjangnya menjadi L

1

maka

perpanjangannya adalah :

 L=(L1-L) dan regangannya adalah :


126

 =

 L L

 = (L1-L)/L Angka regangan biasanya mempunyai satuan % dan

untuk menentukan regangan

kita gunakan persamaan :

 = {(L1-L)/L}x 100 % Keterangan :

 = Regangan dalam satuan ………………………………….

[%]

L = Panjang awal …………………………………………….…

[mm]

L1=Panjang setelah ditarik ……………………………………

[mm]

Kontraksi Untuk menentukan kwalitas material digunakan perhitungan kontraksi yaitu perbandingan antara pengurangan luas penampang dengan luas penampang semula.Nilai kontraksi ini sebagai nilai untuk menunjukan kwalitas material . Jika penampang batang uji semula mempunyai luas penampang A o mm2 dan setelah ditarik dan putus pada luas penampang A mm 2 . Untuk menghitung besarnya kontraksi dapat \diguanakan persamaan berikut

 =

 A Ao

 = (Ao-A)/A atau :

 = {(Ao-A)/A} x100 %


127

Keterangan : Ao = Luas penampang semula dalam satuan …………[mm 2] A = Luas penampang setela pata ……………………

[mm 2]

A= Perbedaan luan penampang …………………….

[mm 2]

 = Kontraksi …………………………………………. Jika batang uji terbuat dari bahan

[%]

yang mempunyai penampang bulat , dengan

diameter awal D o dan setelah ditarik putus pada ukuran D maka besarnya kontraksi dapat di hitung dengan persamaan berukut:

 =[{(Do+D)(Do-D)/Do2] x 100 % Keterangan : o

 = kontraksi dalam satuan ………………………….. [ %]

o

Do = Diameter awal …… ……………………….…….

[mm]

o

D =Diameter setalah ditarik ….. ………………..…..

[mm]

Batang uji tarik mempunyai penampang bulat atau persegi empat. Ukuran batang uji tarik dikelompokan menjadi: 

Batang uii panjang.



Batang uji pendek.

Batang uji panjang Batang uji panjang mempunyai perbandingan Ukuran antara panjang dengan diameternya adalah L/d = 10 Batang uji pendek Sedangkan untuk batang uji pendek

perbandingan ukuran panjang dengan

diameternya yaitu L/d = 5.


128

Contoh : Jika diameter dari batang uji yang mempunyai ukuran diameter d = 20 mm maka panjang dari batang uji tersebut adalah : L = 5.d = 5 x 20 = 100 mm , lihat gambar berikut.

Gambar 7.7 Batang uji tarik Untuk batang uji tarik yang mempunyai bentuk segi empat perbandingan antara penampang dengan panjangnya adalah ;

Gambar 7.8 Penampang batang uji Luas penampang batang uji tarik yang berbentuk lingkaran

A=

 4

d2

maka d=

4. A




129

Untuk batang uji tarik yang mempunyai penampang segi empat panjangnya adalah ;

L = 10.

L = 5.

4. A



4. A



= 11,3

= 5.65

A

A

[mm] untuk batang uji panjang, dan

[mm] untuk batang uji pendek

Keterangan ; o

L = Panjang batang uji tarik dengan penampang segi empat … [mm]

o

A = Luas penampang batang ujitarik segi empat………………………. [mm 2]

Data percobaan tarik yaitu berupa diagram hubungn antara gaya (F) dengan perpanjangan  L atau grafik F Vs  L , lihat grafik berikut :

Grafik beban Vs perpanjangan

Keterangan : o

A = batas tegangan proporsional, sampai batas tegangan proporsional ini berlakunya hukum Hooke.


130

o

B = Batas plastis pada saat ukuran bahan tidak kembali keukuran semula.

o

A’ = Batas elastis yang belum memberikan regangan plastis.

o

C = Tegangan tertinggi dari suatu bahan yang masih dapat ditahan.

o

D = Tegangan patah pada saat batang uji putus.

o

Jika pada

diagram tidak menunjukan batas elastisnya , maka untuk

menentukan batas regangannya dapat dilihat pada grafik berikut :

Tegangan Tekan Dan Tegangan Tekuk 1 . Tegangan tekan Pada tegangan tarik , gaya bekerja dengan arah berlawanan dan mengarah keluar . Sebaliknya Jika gaya yang bekerja pada satu garis gaya atau satu sumbu dengan arah yang berlawanan kedalam maka pada benda tersebut akan terjadi tegangan tekan . lihat gambar berikut .

tegangan tekan Tegangan tekuk Tegangan tekuk sama halnya dengan tegangan tekan , yaitu

benda yang

mengalami gaya dengan arah berlawanan , perbedaan antara tegangan tekan dan tegangan tekuk yaitu pada bentuk bendanya , tegangan tekan terjadi pada benda benda dengan bentuk pendek / gemuk , jika ditekan akan mengembang di tengah , sedangkan tegangan tekuk terjadi pada benda benda dengan bentuk langsing , jika benda yang panjang atau langsing pada kedua ujungnya dibebani gaya sampai mencapai maka pada benda tersebut akan mengalami perubahan


131

bentuk menjadi bengkok

atau menekuk

dan terjadi tegangan tekuk . Untuk

membedakan terjadinya tegangan tekan dan tegangan tekuk dapat dijelaskan dengan gambar berikut .

tegangan tekan dan tegangan tekuk Pada kasus tekukan terjadi perubahan perubahan bentuk sebagai berikut : Lihat gambar.


132

Gaya F yang bekerja pada batang dengan arah gaya searah dengan sumbu batang L , Batang L tidak mengalami perubahan bentuk lihat gambar (a). Jika gaya F di atas diperbesar , batang L kembali mengalami perubahan bentuk dengan posisi F bergeser kearah samping sejarak a [mm], tetapi jika beban F hilang maka bentuk batang L kembali ke posisi semula .Pada kasus pertama dan kedua batang L masih dalam keadaan stabil , lihat gambar (b) Jika gaya F di atas diperbesar lagi sampai mencapai harga tertentu yaitu F KR,maka batang L mengalami perubahan bentuk dengan posisi F KR bergeser kearah samping , dan jika beban F KR dihilangkan maka bentuk batang L tidak kembali ke posisi semula .Pada kasus ini

batang L tidak stabil dan mengalami beban kritis

Ketidak stabilan batang tersebut disebut dengan tekukan ( buckling) dan harga F KR terendah disebut dengan beban kritis , lihat gambar c dan d. Macam macam tekukan Batang batang yang mengalamai tekukan dilihat dari tumpuannya terdiri atas : o

Salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya bebas.

o

Kedua ujungnya diengsel

o

Kedua ujungnya dijepit

o

Salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya engsel

1) Salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya bebas. Jika ujung batang (bawah) dijepit dan ujung lainnya bebas , dan pada ujung sebelah atas di bebani gaya F KR , seperti telihat pada gambar berikut .


133

Maka besarnya beban kritis untuk kasus di atas adalah :

F KR 

 2 . E . I 2

4. L

............... [N]

Keterangan : o

FKR = Beban kritis dalam satuan [N]

o

E = Modulus elastisitas bahan [N/mm 2]

o

L = Panjang batang dalam satuan [mm]

2) Kedua ujungnya di engsel Jika batang L pada ujung bawah ditumpu dengan tumpuan engsel dan ujung bagian atas juga di engsel kemudian di bebani dengan gaya , seperti terlihat pada gambar berikut .


134

kedua ujungnya di engsel Maka besarnya beban kritis untuk kasus di atas adalah :

F KR 

 2 . E . I L2

............... [N]

Keterangan : o


o


o


3) Kedua ujungnya dijepit


135

Jika batang L pada ujung bawah ditumpu dengan tumpuan cara dijepit dan ujung bagian atas juga dijepit kemudian salah stu ujungnya di bebani dengan gaya yang searah dengan sumbu batang , seperti terlihat pada gambar di atas . Maka besarnya beban kritis untuk kasus di atas adalah : 2

F KR 

4. . E . I

L2

............... [N]

Keterangan : o


o


o


4) Salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya engsel

Jika batang L pada ujung bawah bawah ditumpu dengan cara dijepit dan ujung atas ditumpu dengan cara diengsel

kemudian pada salah satu ujungnya di bebani

dengan gaya yang searah sengan sumbu batang , seperti terlihat pada gambar di atas . Maka besarnya beban kritis untuk kasus di atas adalah :


136

F KR 

 2 . E . I

0,7. L 2

............... [N]

Keterangan : o

FKR = Beban Beban kritis dalam satuan [N]

o


o


Tegangan Geser Dua

buah gaya yang yang berlawanan bekerja pada suatu benda dengan posisi

memotong seperti gunting , maka pada benda tersebut akan terjadi tegangan geser , lihat gambar berikut :

Contoh : Terjadinya tegangan geser misalnya pada saat menggunting pelat , mengepons atau melubangi dengan pons dan tegangan geser pada sambungan paku keling .


137

Gambar 7.23 paku keling

tegangan geser pada sambungan kelingan Menghitung tegangan geser Tegangan geser dapat dihitung dengan persamaan :

 g 

F A

dalam satuan [N/mm 2 ]

Keterangan : Tegangan geser dalam satuan [N/mm 2 ]  g = Tegangan A = Luas penampang penampang dalam satuan [mm 2 ] F = Gaya geser geser dalam satuan satuan satuan [ N ] Contoh :

sambungan kelingan


138

Suatu konstruksi sambungan kelingan seperti terlihat pada gambar di atas , diketahui : Diameter paku paku keling d = 20 [mm] Gaya F = 4000 N Hitung tegangan geser yang terjadi pada paku keling 1. Jawaban :

F

 g 

A

Luas paku keling yang tergeser adalah

A = 2 X

 4

2

d

A = 2 X 0,785 X 202 . A = 628 [mm2 ] jadi :

 g =

4000 628

= 6,4 [N/mm2 ]

Momen Lengkung Dan Tegangan Lengkung Momen lengkung Jika pada suatu batang yang mempunyai panjang L [mm] , pada salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya dibebani dengan gaya F [N] , maka pada batang tersebut akan mengalami momen lengkung .


139

Momen legkung Menghitung momen lengkung Momen lengkung dihitung dengan persamaan : Ml = F X L

[ Nmm]

Besarnya momen lengkung sebanding dengan tegangan lengkung  l dan momen tahanannya yaitu : Ml =

 l . Wl .

Tegangan lengkung Dari persamaan M l =

 l 

 l . Wl . besarnya tegangan lengkung dapat diturunkan yaitu :

M l W l

Keterangan : Ml = Momen lengkung dalam satuan [Nm]

 l = Tegangan lengkung dalam satuan [N/mm 2 ] Wl .= Momen tahanan lengkung dalam satuan [mm 3 ]


140

Untuk penampang bulat dan pejal besarnya momen tahanan lengkung adalah : Wl = 0,1 d 3 .

Contoh : Suatu poros dengan panjang L=100 mm pada ujung sebelah kiri dilas dan ujung lainnya dibebani dengan gaya F= 1000 N , hitunglah tegangan lengkung pada poros tersebut jika diameter poros adalah d = 20 mm . lihat gambar berikut !

pembebanan lengkung Penyelesaian : Diketahui pembebanan lengkung o

Gaya lengkung F = 1000 N

o

Panjang batang / poros L = 100 mm

o

Diameter batang d = 20 mm

Ditanyakan : tegangan lengkung yang terjadi . Jawaban : Dari persamaan Ml =

 l . Wl .

maka :


141

 l 

M l W l

Ml = F X L = 1000 X 100 = 100.000 [Nm] Wl = 0,1 d 3 . = 0,1 X 203. = 800 [mm 3 ] dan

 l =

100.000 800

= 125 [N/mm2 ]

Modulus Elastisitas :

Defleksi

Batang uji yang mempunyai panjang L mendapatkan gaya F akan melengkung dengan defleksi f (mm) . Dan besarnya f ini adalah :

f=

F . L3

……… [mm]

48. E . I

Dari persamaan di atas klita dapat menghitung besarnya modulus elestisitas dari bahan las yaitu : 3

E=

F . L

48. I . f

[N/mm2]


142

Dan momen inersia

I=

 64

d 4

Keterangan : o

F = Gaya lengkung dalam satuan

……………………........…..

[N]

o

f= Defleksi dalam satuan…………………………………………….

[mm]

o

L = Panjang atau jarak tumpuan …………….......………………..

[mm]

o

I = momen inersia …………………………….……………………..

[mm 4]

o

E = Modulus elastisitas bahan dalam satuan ………............…

[N/mm 2]

o

d = diameter batang uji ……………………………….……………. [mm]

Ukuran batang uji

Untuk batang uji yang berbentuk pelat , perbandingan ukuran pembentuk dengan batang uji dapat dilihat pada gambar berikut .

Pengujian lengkung Sedangkan untuk batang uji yang mempunyai bentuk bulat pejal perbandingan ukurannya dapat dilihat pada gambar dan table berikut .


143

Batang 7.31 uji lengkung silindris

KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 : PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK A. Tujuan Setelah mempelajari kegiatan pembelajaran ini diharapkan : 1.

Melalui diskusi peserta dapat menguraikan macam-macam bahan teknik dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

2.

Melalui diskusi peserta dapat menganalisis proses pembuatan bahan teknik dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

3.

Melalui diskusi peserta dapat menguraikan macam-macam logam ferro dan non ferro serta penggunaannya dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

4.

Melalui diskusi peserta dapat menganalisis proses-proses perlakuan panas (heat treatment ) pada baja karbon dan baja paduan dengan rasa ingin tahu dan kerjasama.

5.

Melalui pengamatan dan penugasan peserta dapat mengimplementasikan prosedur perlakuan panas ( heat treatment ) sesuai dengan kebutuhan pekerjaan dengan teliti dan tanggung jawab.

B. Indikator Pencapaian Kompetensi Setelah mengikuti materi pembelajaran ini peserta diklat dapat : 1. Menguraikan macam-macam bahan teknik 2.

Menganalisis proses pembuatan bahan teknik.


144

3.

Menguraikan macam-macam logam ferro dan non ferro serta penggunaannya

4.

Menganalisis proses-proses perlakuan panas (heat treatment ) pada baja karbon dan baja paduan

5.

Mengimplementasikan prosedur perlakuan panas ( heat treatment ) sesuai dengan kebutuhan pekerjaan

C. Uraian Materi Bahan Bacaan 1 : Macam-Macam Bahan Teknik Bahan teknik dapat digolongkan dalam kelompok logam dan bukan logam , selain dua kelompok tersebut ada kelompok lain yang dikenal dengan nama metalloid (artinya menyerupai logam) yang sebenarnya termasuk bahan bukan logam. Logam dapat digolongkan pula dalam kelompok logam ferro yaitu logam yang mengandung besi, dan logam non ferro atau logam bukan besi. Dari semua jenis logam dapat digolongkan menjadi logam murni dan logam paduan. Logam paduan artinya logam yang dicampur dengan logam lain atau bahkan dicampur dengan bukan logam. Dari semua golongan logam, dapat dibedakan menjadi lima bagian : 1.

Logam berat, apabila berat jenisnya lebih besar dari 5 kg/dm 2. Misalnya : nikel, kromium, tembaga, timah, seng dan besi.

2.

Logam ringan, apabila berat jenisnya kurang dari 5 kg/dm 2. Misalnya : alumunium, magnesium, natrium, titanium dan lain-lain.

3.

Logam mulia, dengan pengertian walaupun logam itu tidak dicampur dengan logam lain atau unsur lain sudah dapat dipakai sebagai bahan teknik. Misalnya emas, perak dan platina.

4.

Logam refraktori yaitu logam tahan api.

5.

Logam radioaktif, misalnya uranium dan radium.

Logam pada umumnya terdapat di alam (tambang) dalam bentuk bijih-bijih berupa batuan atau mineral. Bijih logam tersebut masih terikat dengan unsurunsur lain sebagai oksida, sulfida atau karbonat. Ada beberapa jenis logam yang


145

terdapat di alam dalam keadan murni, artinya sebagai logam asal secara kimiawi terdapat murni atau paling tidak kadar kemurniannya 99,99%. Perhatikan bagan berikut !

Gambar 45 Bagan Penggolongan Bijih Logam

1. Logam Ferro Yang dimaksud dengan logam ferro adalah logam besi. Besi merupakan logam yang penting dalam lapangan teknik, tetapi besi murni terlampau lunak dan rapuh untuk begitu saja dipakai sebagai benda jadi, konstruksi atau pesawat. Oleh karena itu, besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang. Jadi sebutan besi dapat berarti : a. Besi murni, dengan symbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia b. Besi teknik, yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain Besi teknik itu sendiri terbagi atas tiga macam : a. Besi mentah atau besi kasar, kadar zat arangnya lebih besar dari 3,71% b. Besi tuang, kadar zat arangnya antara 2,3 hingga 3,6% dan tidak dapat ditempa. Dikatakan besi tuang kelabu, apabila zat arang tidak bersenyawa secara kimiawi dengan besi melainkan sebagai zat arang lepas, yang memberikan warna abu-abu kehitaman. Dikatakan besi tuang putih, karena zat arang mampu bersenyawa dengan besi


146

c. Baja atau besi tempa, kadar zat arangnya kurang dari 1,7% dan dapat ditempa.

2. Logam Non Ferro dan Paduannya Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur Fe (besi). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam yang lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan untuk paduan baja antara lain : nikel, kromium, molybdenum, wolfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain : magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.

Bukan Logam Bahan bukan logam ternyata selalu dibutuhkan, baik dalam teknik bangunan dan mesin, bangunan umum, teknik proses, maupun keperluan lainnya. Bukan logam selain digunakan sebagai bahan utama sesuai dengan kemampuan yang dimiliki dan sifat-sifatnya yang khas untuk berbagai keperluan : Bahan bukan logam yang penting untuk bahan teknik antara lain dapat kita golongkan sebagai berikut : 1) Bahan pelumas ; minyak dan gemuk 2) Bahan bakar ; padat, cair an gas 3) Bahan paking untuk perapat cairan perapat gas 4) Bahan isolasi ; isolasi panas, insolasi listrik dan isolasi getar 5) Bahan asah 6) Bahan las 7) Karet 8) Plastik


147


148

Gambar 46 Ikhtisar Bahan Teknik


149

1) Penggunaan Bahan/Material Bahan/Mate rial Logam Logam-logam dan paduannya merupakan bahan teknik yang penting, umpamanya

dipakai

untuk

konstruksi

mesin,

kendaraan,

jembatan,

bangunan, pesawat terbang, dan peralatan rumah tangga. Sifat-sifat logam yang penting yang berhubungan dengan Teknik Mesin adalah sifat mekanik, fisik dan kimia yang menentukan juga pada pemilihan penggunaannya. Bahan/material logam yang sering dipakai adalah: a) Baja dan paduannya

paduannya. b) Aluminium dan paduannya. c)

Tembaga dan paduannya.

d) Nikel dan paduannya. e) Timah putih dan paduannya.

Selain logam-logam tersebut di atas, masih ada beberapa jenis logam lainnya, antara lain timah hitam, seng, magnesium, mangan, krom, vanadium dan molibdenum adalah logam-logam yang sering pula dipakai untuk keperluan khusus atau sebagai unsur paduan. Berikut ini adalah daftar daftar unsur-unsur unsur-unsur logam, bukan logam logam dan metaloid yang umum dipakai dalam keteknikan (tabel 2.) adalah : Tabel Unsur Paduan (Lihat di l ampiran materi)

Dalam rekayasa untuk memperoleh baja-baja yang khusus yang mempunyai sifat-sifat tertentu yang diinginkan, maka unsur-unsur unsur-unsur lain harus dipadukan ke dalam

baja

agar

baja

paduan

yang

dihasilkan

sesuai

dengan

penggunaannya. Pengaruh dari beberapa unsur paduan terhadap sifat baja paduan dapat dilihat pada tabel 3..2, sebagai berikut:

Tabel Pengaruh Unsur Paduan (Lihat di l ampiran materi)


150

Bahan Bacaan 2 : Proses Pembuatan Bahan Teknik a. Uraian Materi Baja merupakan salah satu bahan yang sangat banyak dipakai di seluruh dunia untuk keperluan kehidupan manusia, khususnya di dunia industri. Besi dan baja diperoleh dari hasil pengolahan bijih besi menjadi besi kasar untuk selanjutnya diolah menjadi besi atau baja. Proses Pengolahan Besi dan Baja (a) Pengolahan Besi Kasar (b) Pengolahan Baja (c) Pengolahan Besi Tuang (a) Pengolahan Besi Kasar Besi kasar di peroleh dari peleburan oksida besi atau bijih besi Hematite (70% Fe), Magnetite (72% Fe), dan Limonite (60% Fe) di dalam dapur/tanur tinggi. Bijih besi tersebut mula–mula dibersihkan dengan cara mencucinya pada saluran goyang, kemudian dihaluskan dengan proses pemecahan secara bertingkat. Butiran bijih besi halus tersebut kemudian dilewatkan pada ”roda magnetik” untuk memisahkan bijih yang mengandung kadar Fe yang tinggi dan yang rendah. Bijih besi terdiri atas oksigen dan atom besi yang berikatan bersama dalam molekul. Besi sendiri biasanya didapatkan dalam bentuk magnetit (Fe 3O4), hematit (Fe 2O3), goethit, limonit atau siderit. Bijih besi biasanya kaya akan besi oksida dan beragam dalam hal warna, dari kelabu tua, kuning muda, ungu tua, hingga merah karat. Setelah dibentuk menjadi “ pellet ” (bulatan-bulatan kecil) dengan diameter ± 14 mm, baru kemudian diproses pada dapur tinggi (gambar 3.3). Dapur tinggi mempunyai konstruksi yang cukup besar dengan ketinggian mencapai 100 meter. Dinding luar terbuat dari baja dan bagian dalam dilapisi batu tahan api yang m ampu menahan temperatur tinggi. Pada bagian atas dapur tinggi terdapat corong untuk memasukkan bahan baku, yaitu bijih besi, kokas dan batu kapur. Kokas adalah batu bara yang telah diproses (disuling kering) sehingga dapat menghasilkan panas


151

yang tinggi. Batu kapur berfungsi untuk mengikat bahan-bahan yang tidak diperlukan. Proses pada dapur tinggi adalah dengan meniupkan udara panas ke dalam dapur tinggi untuk membakar kokas dengan temperatur + 2000 oC. Cairan besi dan terak akan turun ke dasar dapur tinggi secara perlahanlahan dan selanjutnya dituang ke kereta khusus. Hasil ini disebut besi kasar, yang kemudian dapat diproses lebih lanjut menjadi baja.

Gambar 47 Dapur Tinggi

(b) Proses Pengolahan Baja Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam teknik dan meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia. Pada penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam. diperkirakan bahwa besi telah dikenal manusia disekitar tahun 1200 SM. Proses pembuatan baja diperkenalkan oleh Sir Henry Bessemer dari Inggris sekitar tahun 1800, sedang William Kelly dari Amerika pada waktu yang hampir bersamaan berhasil membuat besi malleable. Ada beberapa proses yang dilakukan untuk merubah besi kasar menjadi baja :


152

(c) Dapur Baja Oksigen (Proses Bessemer) Pada dapur baja oksigen dilakukan proses lanjutan dari besi kasar menjadi baja, yakni dengan membuang sebagian besar karbon dan kotoran-kotoran (menghilangkan bahan-bahan yang tidak diperlukan) yang masih ada pada besi kasar. Ke dalam dapur dimasukkan besi bekas, kemudian baru besi kasar, tapi sebagian fabrik baja banyak yang langsung dari dapur tinggi, sehingga masih dalam keadaan cair langsung disalurkan ke dapur Oksigen. Kemudian, udara (oksigen) yang didinginkan dengan air dan kecepatan tinggi ditiupkan ke cairan logam. Ini akan bereaksi dengan cepat antara karbon dan kotorankotoran lain yang akan membentuk terak yang mengapung pada permukaan cairan. Dapur dimiringkan, maka cairan logam akan keluar melalui saluran yang kemudian ditampung dalam kereta-kereta tuang. Untuk mendapatkan spesifikasi baja tertentu, maka ditambahkan campuran lain sebagai bahan paduan. Hasil penuangan ini dapat langsung dilanjutkan

dengan

proses

pengerolan

untuk

mendapatkan

bentuk/profil yang diinginkan.

Gambar 48 Proses Bessemer

(1) Dapur Baja Terbuka (Siemens Martin) Sama halnya dengan Dapur Baja Oksigen, maka dapur baja terbuka (Siemens Martin) juga merupakan dapur yang digunakan untuk memproses besi kasar menjadi baja.


153

Dapur ini dapat menampung baja cair lebih dari 100 ton dengan proses mencapai temperatur + 1600 oC; wadah besar serta berdinding yang sangat kuat dan landai. Proses pembuatan dengan dapur ini adalah proses oksidasi kotoran yang

terdapat

pada

bijih

besi

sehingga

menjadi

terak

yang

mengapung pada permukaan baja cair. Oksigen langsung disalurkan kedalam cairan logam melalui tutup atas. Apabila selesai tiap proses, maka tutup atas dibuka dan cairan baja disalurkan untuk proses selanjutnya untuk dijadikan bermacam-macam jenis baja

Gambar 49 Dapur Baja Terbuka

(2) Dapur Baja Listrik Panas yang dibutuhkan untuk pencairan baja adalah berasal arus listrik yang disalurkan dengan tiga buah elektroda karbon dan dimasukkan/diturunkan mendekati dasar dapur. Penggunaan arus listrik

untuk

pemanasan

tidak

akan

mempengaruhi

atau

mengkontaminasi cairan logam, sehingga proses dengan dapur baja listrik merupakan salah satu proses yang terbaik untuk menghasilkan baja berkualitas tinggi dan baja tahan karat ( stainless steel ). Dalam proses pembuatan, bahan-bahan yang dimasukkan adalah bahan-bahan yang benar-benar diperlukan dan besi bekas. Setelah bahan-bahan dimasukkan, maka elektroda-elektroda listrik akan memanaskan bahan dengan panas yang sangat tinggi (+ 7000 oC), sehingga besi bekas dan bahan-bahan lain yang dimasukkan dengan cepat dapat mencair.


154

Adapun campuran-campuran lain (misalnya untuk membuat baja tahan karat) dimasukkan setelah bahan-bahan menjadi cair dan siap untuk dituang.

Gambar 50 Dapur Baja Listrik

(d) Proses Pembentukan dan Bentuk-bentuk Produk Baja Pembentukan baja adalah tahap lanjutan dari proses pengolahan baja dengan berbagai jenis dapur baja. Baja yang telah cair dan ditambah dengan campuran lain (sesuai dengan kebutuhan/sifat-sifat baja yang diinginkan) dituang ke dalam cetakan yang berlubang dan didinginkan sehingga menjadi padat. Batangan baja yang masih panas dan berwarna merah dikeluarkan dari cetakan untuk disimpan sementara dalam dapur bentuk kotak serta dijaga panasnya dengan temperatur 1100 oC - 1300oC menggunakan bahan bakar gas atau minyak. Penyimpanan tersebut adalah untuk meratakan temperatur sebelum dilakukan proses pembentukan atau pengerolan.

Gambar 51 Pembentukan Baja Batangan


155

Proses pembentukan produk baja dilakukan dengan beberapa tahapan:

(1) Proses Pengerolan Awal Proses ini adalah dengan cara melewatkan baja batangan diantara rol-rol yang berputar sehingga baja batangan tersebut menjadi lebih tipis dan memanjang. Proses pengerolan awal ini dimaksudkan agar struktur logam (baja) menjadi merata, lebih kuat dan liat, disamping membentuk sesuai ukuran yang diinginkan, seperti pelat tebal ( bloom), batangan (billet ) atau pelat (slab) lihat gambar 98.

(2) Proses Pengerolan Lanjut Proses ini adalah untuk merubah bentuk dasar pelat tebal, batangan menjadi bentuk lembaran, besi konstruksi (profil), kanal ataupun rel. Ada tiga jenis pengerolan lanjut :

a. Pengerolan bentuk struktur/konstruksi b. Pengerolan bentuk besi beton, strip dan profil c. Pengerolan bentuk (pelat).

Gambar 52 Proses Pengerolan

a. Bentuk Struktur Pengerolan bentuk struktur/profiil adalah lanjutan pengerjaan dari pelat lembaran tebal (hasil pengerolan awal) yang kemudian secara paksa melewati beberapa tingkat pengerolan untuk mendapatkan bentuk dan ukuran yang diperlukan


156

Gambar 53 Pembuatan Baja Struktur

b. Bentuk Strip, Besi Beton dan Profil Proses pembentukan ini tidak dilakukan langsung dari pelat tebal, tetapi harus dibentuk dulu menjadi batangan, kemudian dirol secara terus menerus dengan beberapa tingkatan rol dalam satu arah. Adapun hasil pengerolan adalah berbagai bentuk, yaitu : penampang bulat, bujur sangkar, segi-6, strip atau siku dan lain-lain sebagainya sesuai dengan disain rolnya.

Gambar 54 Pembuatan Baja Beton, Strip & Profil

c. Bentuk Lembaran (Pelat) Pengerolan bentuk pelat akan menghasilkan baja lembaran tipis dengan cara memanaskan terlebih dahulu baja batangan kemudian didorong untuk melewati beberapa tingkat rol sampai ukuran yang diinginkan tercapai.

Gambar 55 Pembentukan Pelat


157

Untuk melihat keseluruhan proses pengolahan baja dari bahan dasar sampai pengerolan awal (menjadi slab), dapat dilihat gambar berikut :

Gambar 56 Proses Pengolahan Baja

Bahan Bacaan 3 : Logam Ferro Logam-logam Ferro adalah logam yang unsur utamanya adalah besi (Fe), Logam Ferro secara umum terdiri dari tiga jenis, yaitu baja karbon, besi tuang dan baja paduan (campuran).

(a) Baja Karbon (Carbon Steel ) Baja karbon adalah baja yang mengadung unsur karbon (C) di dalam besi (Fe), yakni dalam bentuk karbit-besi (FeC), sehingga disebut baja karbon. Kandungan karbon dalam besi akan sangat menentukan kekerasan suatu baja karbon, semakin banyak unsur karbon, maka semakin keras suatu baja karbon, sampai akhirnya batas kandungan untuk besi tuang, yaitu diatas 1,5 %C. Untuk penggunaan, maka baja karbon diklasifikasi atas 3 kelompok utama, yaitu : (1) Baja karbon rendah, terdiri dari 2 grup :

(a) Baja karbon tegangan rendah ( Mild steel ) (b) Baja karbon tegangan normal ( Low carbon steel ) (2) Baja karbon sedang (Middle carbon steel ) (3) Baja karbon tinggi (High carbon steel )


158

(1) Baja Karbon Rendah Baja karbon tegangan rendah ( Mild Steel ) mengandung 0,04-0,15% C, sifatnya lunak, dapat dibentuk (dipres), dicetak dingin, ditempa dan dapat dilas. Penggunaannya adalah:  Baut-baut/mur  produk pelat  badan kendaraan  paku, kawat las/rod  bahan konstruksi, dll.

Baja Karbon Tegangan Normal ( Low Carbon Steel ) mengandung 0,16% 0,30%C, sifatnya mudah dilas, relatif kuat, dapat dipanaskan, tapi sulit dibentuk. Penggunaannya adalah:  pelat-pelat kapal  batang-batang penggerak  roda gigi  profil siku, kanal, strip  konstruksi bangunan

(2) Baja Karbon Sedang (Midlle Carbon Steel ) Kandungan karbon pada baja karbon sedang adalah 0,30%-0,83%C; sifatsifatnya sukar dilas karena karbon sudah relatif tinggi, sulit dibentuk dan dapat dikeraskan. Penggunaannya adalah :  poros-poros penggerak  komponen-komponen mesin  alat-alat pertanian

(3) Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel ) Baja karbon tinggi mengandung unsur karbon paling tinggi, yaitu 0,83%1,5%C, sifatnya sangat getas, sukar dibentuk, tahan aus dan tidak mampu las. Penggunaannya adalah :  pegas  alat-alat potong  peluru-peluru bantalan  poros roda gigi  peralatan kerak


159

(b) Kelebihan Baja Karbon Bila dibandingkan dengan logam jenis lain, maka baja karbon mempunyai beberapa kelebihan antara lain : (1) Harga lebih murah, karena biaya produksi lebih rendah dibanding logam

lain, seperti : stainles steel , aluminium dll. (2) Banyak tersedia dipasaran, karena mineral bahan baku baja lebih banyak

dan lebih mudah ditambang.

Di Indonesia banyak terdapat di pulau

Sumatera, Jawa, Kalimantan, Belitung, Sumbawa dll. (3) Mudah dikerjakan, karena sifat yang dipunyai baja karbon secara umum

dapat dirol, pres, dilubangi, dikerjakan mesin, dilas, brazing atau braze welding serta dapat dipotong.

(c) Diagram Phasa Baja Karbon Apabila baja karbon dipanaskan di atas 723 oC, maka akan terjadi perubahan struktur pada baja. Temperatur ini disebut temperatur kritis rendah. Kalau baja kembali didinginkan

secara merata dengan lambat

(tanpa media pendingin), maka struktur baja akan kembali ke struktur semula, tapi bila didinginkan secara kejut (cepat), maka akan terjadi perubahan struktur baja; mungkin menjadi keras dan rapuh. Perubahan ini sangat tergantung pada kandungan karbon pada baja tersebut. Diagram berikut adalah untuk memperkirakan perubahan berdasarkan temperatur dan kandungan karbon, sehingga disebut Diagram Phasa Baja Karbon (Fe-Fe 3C).

Gambar 57 Diagram Phasa Baja Karbon (Fe-Fe3C)

(d) Besi Tuang (Cast Iron)


160

(1) Besi Tuang Kelabu

Besi tuang kelabu adalah salah satu yang paling banyak digunakan. Pendinginan yang lambat dari proses penuangan memungkinkan karbon membentuk lapisan secara random (acak). Lebih dari 3% silikon ditambahkan untuk membantu terbentuknya grafit. Besi tuang kelabu digunakan secara luas di industri karena relatif lunak, mudah dicetak dan di las. Adapun unsurunsur yang terkandung pada besi tuang kelabu adalah : C = 3,6%, Si = 2,53,5%, Mn = 0,8%, P = 0,15% dan S = 0,08%

Gambar 58 Struktur Besi Tuang Kelabu

(2) Besi Tuang Putih

Ketika besi tuang

putih dibentuk dengan pendinginan secara cepat dari

penungan, kadar silikon yang rendah meninggalkan karbon dalam bentuk sementit yang sangat keras dan getas. Oleh karena itu, besi tuang putih sulit di las dan sangat jarang dipakai kecuali untuk penggunaan khusus, seperti untuk benda-benda tahan aus. Besi tuang ini mengandung : Karbon (C)= 3,0%, Silikon (Si) = 0,5%, Mangan (Mn) = 0,8%, Pospor (P) = 0,10% dan Sulfur (S) = 0,10 %.

Gambar 59 Struktur Besi Tuang Putih


161

(3) Besi Tuang Mampu Tempa (Melleable)

Besi tuang mampu tempa adalah dari besi tuang putih yang telah dilakukan perlakuan panas (heat treatment ) dalam beberapa langkah, kemudian dimudakan (annealing ), sehingga dengan demikian akan merubah grafit menjadi bentuk roset yang berkelompok secara tidak beraturan. Karena karbon telah diolah, maka besi tuang mampu tempa lebih kuat dan kenyal dibandingkan dengan besi tuang kelabu. Besi tuang mampu tempa (malleable) jarang retak/patah karena sifat-sifatnya yang telah ditingkatkan, tetapi untuk perbaikannya harus dengan teknik las patri (braze welding ). Besi tuang mampu tempa dapat di bagi dalam 2 golongan yaitu: (a) Besi tuang mampu tempa Black heart dengan kandungan: C = 2,5 - 2,6 %; Si = 0,8 - 1,1 %; Mn = 0,4 %; P = 0,1 - 0,2 %; dan S = 0,08 - 0,2 %. (b) Besi tuang tempa White heart dengan kandungan: C = 3,0 - 3,3 %; Si = 0,5 - 0,6 %; Mn = 0,4 - 0,5 %; P = 0,08 - 0,1 % dan S = 0,1 - 0,25 %.

Gambar 60 Struktur Besi Tuang Mampu Tempa Blackheart

Gambar 61 Struktur Besi Tuang Mampu Tempa Whiteheart


162

(4) Besi Tuang SG (Spherodial Graphite)

Besi tuang SG dibuat dengan menambah sedikit nikel dan magnesium dalam cairan logam pada saat produksi, sehingga grafit akan berbentuk gumpalan (bulatan). Dengan demikian, besi tuang SG akan menjadi besi tuang yang paling kuat dan kenyal dibandingkan besi tuang yang sebelumnya (besi tuang kelabu, putih atau lunak).

(5) Besi Tuang Spesial

Ada beberapa tujuan khusus diperlukannya besi tuang spesial di industri tertentu. Besi untuk kasus tertentu seperti Ni-hard, Ni-resist mengandung chromium, nikel, vanadium dll., untuk meningkatkan sifat-sifat tertentu, antara lain:

(a) Kekuatan tarik (b) Tahan terhadap oksidasi (c) Tahan terhadap korosi (d) Tahan terhadap aus Bahan-bahan besi tuang spesial ini diproduksi dengan membutuhkan biaya yang lebih besar dan komposisinya akan membuat sulit untuk di las. Di bawah ini sifat-sifat besi tuang sebagai berikut:

(a) Kekuatan Tarik Tabel Kekuatan Tarik (lihat di lampiran materi)

(b) Kekuatan Tekan Besi tuang kelabu mempunyai kekuatan tekan yang sangat baik dan secara luas digunakan pada bantalan mesin serta untuk barang-barang yang membutuhkan tekanan besar.

(c) Kekenyalan (Ductility ) Seluruh besi tuang mempunyai kekenyalan yang rendah dibandingkan dengan baja karbon rendah. Namun, besi tuang mampu tempa (melleable) pada ketebalan dibawah 50 mm akan bengkok sebelum patah/pecah.


163

(d) Baja Paduan Baja paduan adalah baja yang mengandung paduan satu atau lebih unsur campuran yang ditambahkan untuk mendapatkan sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh baja karbon atau besi tuang. Unsur-unsur yang ditambahkan pada baja bertujuan untuk: (1) Menambah kemampuan baja untuk dikeraskan. (2) Meningkatkan keliatan (3) Meningkatkan ketahanan terhadap aus. (4) Meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Unsur-unsur yang biasa ditambahkan pada baja paduan antara lain adalah: (1) Karbon ( C ) (2) Chromium ( Cr ) (3) Nikel ( Ni ) (4) Molibdenum ( Mo ) (5) Tembaga ( Cu ) (6) Vanadium ( V ) (7) Mangan ( Mn )

Jenis baja paduan yang banyak dipakai di industri-industri atau untuk kebutuhan fabrikasi adalah : (1) Baja sepuhan dan temper rendah (2) Baja “ weathering “ (3) Baja “ creep resistant “ (4) Baja tahan karat ( Stainless Steel )

Adapun komposisi baja paduan seraca umum adalah sebagai berikut: Tabel Komposisi Baja Paduan (lihat di lampiran materi)

(1) Baja Sepuhan dan Temper Rendah

Baja sepuhan dan temper rendah adalah baja paduan dengan tegangan tarik tinggi, memiliki sifat kuat, liat serta tahan benturan dan goresan. Baja paduan ini dapat dipakai pada:

(a) dump truck (b) hopper


164

(c) bucket (d) dozer blade (e) alat-alat pertanian , seperti: pisau bajak. (2) Baja Weathering

Baja paduan jenis ini sangat takan terhadap korosi atmosfir, memiliki tegangan luluh (yield ) yang tinggi, dan memungkinkan untuk dibuat dalam bentuk yang tipis. Pemakaian baja paduan weathering adalah untuk:

(a) Tangki penyimpanan (b) Saluran uap bertekanan tinggi (c) Instalasi bahan kimia (d) Perangkat pertanian (e) Konstruksi bangunan (3) Baja Creep Resistant

Baja creep resistant adalah baja paduan yang tahan terhadap pemuaian yakni dengan penambahan unsur molebdenum ke dalam paduan baja. Pemakaian baja paduan ini adalah :

(a) Drum ketel uap (b) Pipa uap (c) Bejana / saluran bertekanan tinggi (d) Instalasi minyak atau bahan kimia, dll. (4) Baja Tahan Karat (Stainless Steel )

Penggunaan stainless steel di dunia semakin meningkat dikarenakan karakteristiknya yang menguntungkan.Terdapat penambahan tuntutan dari karakteristik material untuk bangunan dan industri konstruksi. Stainless steel digunakan untuk material berpenampilan menarik ( attractive), tahan korosi (corrosion resistance), rendah perawatan (low maintenance) dan berkekuatan tinggi (high strength).


165

Meskipun juga faktanya di dunia pemasaran bahwa stainless steel itu cukup mahal bahkan sangat mahal dibandingkan dengan baja karbon biasa ( plain carbon steel ). (a) Kelompok Stainless Steel (penjelasan di lampiran materi) Tabel Properties Stainless Steel (lihat di lampiran materi)

(6) Efek Karbon dan Ekuivalen Karbon pada Baja Paduan (lihat di lampiran

materi)

Bahan Bacaan 4 : Logam Non Ferro Logam Non Ferro dikelompokkan atas : logam berat, logam ringan, logam mulia dan logam radio aktif. Karena banyak sekali jenisnya, maka pada topik ini hanya akan uraikan beberapa jenis yang paling banyak dipakai pada kegiatan produksi atau kehidupan sehari-hari. a) Logam Berat (1) Tembaga ( Cu )

Tembaga didapat dari pengolahan bijih tembaga yakni dalam bentuk senyawa dengan belerang dan dalam bentuk potongan/bongkahan atau pasir. Yang berbentuk bongkahan terdapat di Amerika Utara, dan yang berbentuk pasir terdapat di Rusia, Chili dan Indonesia (Irian). Sifat-sifat dan Penggunaannya : (Penjelasan di lampiran materi)

(2) Timah Putih (Sn)

Bijih timah masih banyak bersenyawa dengan bijih yang lainnya dan biasanya menjadi sangat kotor. Timah gunung didapat di Inggris, Australia, Jepang dan pasir timah yang bercampur dengan pasir terdapat di Malaysia, Bangka (Indonesia) serta Bolivia. Di Indonesia bijih timah mengandung ± 78 % kadar timah yang bercampur dengan pasir. Sifat-sifat dan Penggunaannya : (Penjelasan di lampiran materi)


166

(3) Timbal/Timah Hitam (Pb)

Timbal sering dijumpai bersama didalam satu endapan dan kadang-kadang bersenyawa dengan belerang, perak, kwarsa dan kapur.

Penghasil utama

timah hitam adalah Mexico, USA dan Birma. Sifat-sifat dan Penggunaannya: (Penjelasan di lampiran materi)

(4) Seng ( Zn )

Bijih-bijih seng didapatnya tidak pernah dalam keadaan bebas, melainkan selalu bersenyawa dengan belerang. Bijih-bijih seng umumnya diketemukan di Amerika, Australia, Bergia, Inggris dan di Jerman. Sifat-sifat dan Penggunaannya: (Penjelasan di lampiran materi)

(5) Nikel ( Ni )

Bijih nikel diketemukan di Rusia, Kanada, Amerika, Finlandia, Norwegia dan Indonesia (Sulawesi tenggara/Soroako dan Pomalaa). Sifat-sifat dan Penggunaannya :(Penjelasan di lampiran materi)

b) Logam Ringan (1) Aluminium ( Al )

Logam aluminium hampir ditemukan diseluruh dunia dalam keadaan masih bersenyawa dengan unsur-unsur lain. Bijih aluminium didapat pada bahan bijih tambang bauksit yang diketemukan di Amerika Serikat, Italia, Indonesia, Perancis dan Rusia. Meskipun

aluminium

sangat

reaktif

terhadap

oksigen

mengoksidasi), namun dalam kenyataannya mempunyai

(mudah

sekali

: (Penjelasan di

lampiran materi)

(2) Magnesium ( Mg )

Magnesium didapat masih dalam bentuk persenyawaan. Bijih-bijih yang menghasilkan magnesium adalah dolomit, magnesit, epsomit, bruci dan mineral-mineral sekunder dan biasanya bergabung dengan batuan sedimen.


167

Sifat-sifat dan penggunaannya: (Penjelasan di lampiran materi)

c) Logam Mulia (1) Perak (Ag) Pada umumnya masih bersenyawa dengan sulfida-sulfida timbal, tembaga, arsen, kobalt dan nikel dan mineral-mineral logam non ferro. Terdapat di negara Amerika serikat, Mexico, Bolvia dan Jerman. Sifat-sifat dan Penggunaannya: (Penjelasan di lampiran materi)

(2) Platina ( Pt ) Di alam sebenarnya unsur platina tidak berdiri sendiri, tetapi bergabung dengan unsur-unsur lain seperti osmium, iridium, palladium, rhodium. Sedangkan beberapa bijih kadang-kadang juga mengandung besi, tembaga, timah hitam dan zirconium. Bijih-bijih ini diketemukan

dipegunungan

Ural,

Kolombia,

Brazilia dan Indonesia (Kalimantan). Sifat-sifat dan Penggunaannya: (Penjelasan di lampiran materi)

(3) Emas ( Au ) Hampir semua bijih emas mengandung perak. Logam emas ini banyak diketemukan di Kanada, Australia , Amerika Utara, Rusia dan juga di Indonesia. Sifat-sifat dan Penggunaannya:

(a) Berat jenisnya 19,2; berwarna kilau kuning. (b) Dapat larut dalam air raksa, asam sendawa dan asam garam. (c) Logam paling mudah ditempa dan mahal harganya. (d) Penggunaannya : (Penjelasan di lampiran materi) Bahan Bacaan 4 : Perlakuan Panas ( Heat Treatment ) Proses perlakuan panas adalah suatu proses mengubah sifat logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi kimia logam yang bersangkutan. Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat


168

logam yang diinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam. Adanya sifat alotropik dari besi menyebabkan timbulnya variasi struktur mikro dari berbagai jenis logam. Alotropik itu sendiri adalah merupakan transformasi dari satu bentuk susunan atom (sel satuan) ke bentuk susunan atom yang lain. Pada temperatur dibawah 732 0C sel satuannya Body Center Cubic (BCC), temperatur antara 732

o

C sampai 1392 oC sel satuannya Face

Cubic (FCC) sedangkan temperatur diatas 1392

o

Center

C sel satuannya kembali

menjadi BCC. Proses perlakuan panas ada dua kategori, yaitu : 

Softening (pelunakan): adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku (annealing ) atau mendinginkan dalam udara terbuka (normalizing ).



Hardening (pengerasan): adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara selup cepat ( quenching ) material yang sudah dipanaskan ke dalam suatu media quenching berupa air, air garam, maupun oli.

1). Hardening Untuk memenuhi tuntutan fungsi seperti harus keras, tahan gesekan atau beban kerja yang berat, maka baja harus dikeraskan melalui proses pengerasan. Prinsip dari hardening adalah memanaskan baja sampai titik temperatur austenit kemudian didinginkan secara mendadak /

quenching dengan

kecepatan pendinginan di atas kecepatan pendinginan kritis agar terjadi pembentukan martensit dan diperoleh kekerasan yang tinggi. Besarnya temperatur pemanasan austenit tergantung dari jenis baja, dan biasanya tiap-tiap produsen sudah mengeluarkan diagram temperaturnya masing-masing. Untuk mencapai temperatur austenit ± 900 ºC harus dilakukan pemanasan bertahap,


169

Gambar 62 Diagram yang menunjukkan temperatur hardening

Misalnya untuk Special K (Bohler) Temperatur hardening 950-980 ºC untuk mencapai kekerasan 63-65 RC Media quenching oli atau udara. Untuk mencapai temperatur 950 ºC harus dipanaskan bertahap yaitu :



Temperatur 450 ditahan selama 10 menit / 10 mm tebal material



Lalu dipanaskan lagi ke 750 ºC selama 10 menit / 10 mm tebal material



Lalu dipanaskan kembali sampai temperatur 950-980 ºC



Di tahan sebentar lalu di keluarkan dan di celupkan kedalam oli quenching sambil digoyang goyang supaya gelembung asap cepat terlepas dari permukaan baja sehingga pendinginannya dapat merata .



Jika bentuk dari material yang dikeraskan berpenampang kompleks atau benda tersebut berpenampang tipis, temperatur pengerasan harus memakai atas bawah, sedangkan juka material besar dan tebal atau berbentuk sederhana memakai temperatur pengerasan batas atas.

Media dari quenching ada bermacam-macam menurut jenis baja yang dikeraskan : a). Air Biasanya air ini diberi garam dapur sebanyak 10% atau bahan kimia lainnya seperti osmanil untuk m encegah terjadinya gelembung asap yang berlebihan yang dapat mengakibatkan terjadinya flek hitam pada permukaan material yang dikeraskan. Air sebagai media quenching harus bertemperatur antara 10 - 40 ºC.


170

b). Oli c). Larutan garam d). Udara. e). Di dalam dapur listrik

Di bawah ini ada beberapa penyebab kegagalan proses hardening : a). Temperatur pengerasan terlalu rendah sehingga temperatur belum mencapai pada temperatur austenit sehingga kekerasan tidak tercapai seperti yang diharapkan. b). Pemanasan terlalu cepat sehingga temperatur inti dari benda kerja belum sama dengan temperatur kulit luar pada baja. c). Tidak adanya proses pemanasan bertahap dan tidak adanya waktu penahanan pada proses pemanasan sehingga pada waktu di quenching benda kerja akan mengalami retak. d). Timbulnya nyala api yang mengakibatkan terlepasnya karbon pada permukaan benda kerja, sehingga permukaan benda kerja kurang k eras. e). Kesalahan pemilihan media quenching , misalnya baja keras di quenching dengan air.

2). Tempering Setelah proses hardening biasanya baja akan sangat keras dan bersifat rapuh,

untuk

itu

perlu

proses

lanjutan

yaitu

proses

tempering .

Tempering ini bertujuan untuk :



Mengurangi kekerasan



Mengurangi tegangan dalam



Memperbaiki susunan struktur Baja

Prinsip dari tempering adalah baja dikeraskan sampai temperatur dibawah A1(diagram FeC) ditahan selama 1 jam/ 25 mm tebal baja, lalu didinginkan di udara dan pada temperatur 300-400 ºC dapat di quenching dengan media oli atau dapat juga didinginkan di udara. Secara kimia selama tempering yang terjadi adalah atom C yang setelah proses hardening terperangkap pada jaringan besi Alfa dan pada proses


171

pemanasan tempering atom C mendapat kesempatan untuk melakukan diffuse yaitu pemerataan kadar C tanpa adanya halangan dan kembali menjadi Zementit. Proses ini berlangsung terus sehingga diperoleh struktur

ferrite yang

bercampur dengan zementit , dan diperoleh struktur yang ulet.

3). Soft annealing Proses soft annealing bertujuan untuk melunakkan besi atau baja sehingga dapat dengan mudah dilakukan proses permesinan dan dapat dengan mudah dilakukan pengerasan lagi dengan resiko keretakan yang kecil. Proses soft annealing ini dapat dilakukan dengan 2 cara :



Benda kerja dipanaskan secara merata sampai temperatur titik ubah A1 ( diatas 721 ºC ) ditahan sebentar supaya temperatur pada inti benda kerja sama dengan temperatur pada permukaan benda kerja, lalu didinginkan di oven agar pendinginan dapat berlangsung secara teratur.



Benda kerja dipanaskan dibawah titik ubah atau hampir menyentuh titik ubah lalu ditahan dengan waktu yang lama 2 sampai 20 jam, baru didinginkan secara teratur. Tidak seperti cara pertama, pada cara kedua ini kecepatan pendinginan disini tidak mempunyai pengaruh apapun.

4). Normalizing Proses normalizing bertujuan untuk memperbaiki dan menghilangkan struktur butiran kasar dan ketidak seragaman struktur dalam baja menjadi berstrukrur yang normal kembali yang otomatis mengembalikan keuletan baja lagi. Struktur butiran kasar terbentuk karena waktu pemanasan dengan temperatur tinggi atau di daerah austenit yang menyebabkan baja berstruktur butiran kasar. Sedangkan penyebab dari ketidak seragaman struktur k arena :



pengerjaan rol atau tempa



pengerjaan las atau potong las



temperatur pengerasan yang terlalu tinggi



menahan terlalu lama di daerah austenit


172



Pengepresan, penglubangan dengan punch, penarikan

Pada proses normalizing ini baja di panaskan secara pelan-pelan sampai temperatur 20 ºC sampai 30 ºC diatas temperatur pengerasan, ditahan sebentar lalu didinginkan dengan perlahan dan kontinu. Proses normalizing ini dilakukan juga sebelum kita melakukan proses Soft annealing

Gambar 63 Diagram proses normalizing

5). Carburizing (Pengerasan Permukaan dengan karbon) Pengerasan

permukaan

biasanya

dibutuhkan

untuk

as/poros

yang

mengalami beban kerja berat, karena biasanya membutuhkan kekerasan di permukaan tetapi didalamnya/inti bajanya masih tetap ulet. Untuk mencapai kondisi diatas maka baja yang digunakan adalah jenis baja carbon rendah atau kadar C max 0.2 % sehingga jika dikeraskan bagian inti tidak menjadi keras dan permukaan yang dikehendaki keras harus melalui proses diffusi dengan karbon/pengkarbonan untuk menghasilkan kekerasan yang diinginkan. Prinsip dari carburizing ini adalah mendiffusikan permukaan benda kerja dengan karbon sehingga permukaan memiliki kadar karbon sebesar 0.9% pada temperatur 850 – 950 ºC kemudian baru didinginkan.

Cara carburizing ini ada berbagai macam: a). Pack Carburizing ( Pengkarbonan dengan media padat ) Cara ini sudah dikenal sejak dahulu dan dianggap cara yang paling praktis. Benda kerja dimasukkan ke dalam kotak yang tahan panas dan didalamnya


173

diberi arang bakar atau kokas berdiameter ± 3 mm yang mengelilingi benda kerja dengan tebal lapisan minimal 3 Cm dan ditambahkan barium karbonat atau sodium karbonat sebagai katalisator lalu ditutup rapat agar carbon tidak keluar sia-sia . Lalu dipanaskan sampai 900 ºC dengan waktu tahan sesuai dengan ketebalan kekerasan yang dikehendaki, untuk 1 jam lama penahanan menghasilakan lapisan keras setebal 0.1 mm. Jika ketebalan lapisan keras sudah tercapai baru dikeluarkan dan dibiarkan dingin di udara Cara ini juga memiliki kelemahan :



Terdapat banyak debu arang



Waktu pemanasan tergolong lama sampai ke inti benda kerja karena terlapisi oleh kotak dan media carbon.



Kadang proses pengkarbonan berlangsung tidak merata terutama pada kotak yang besar.

b). Cyaniding ( pengkarbonan dengan media cair ) Pada proses ini pembawa carbon berasal dari cairan garam yaitu Natrium cyanid (Na CN) yang dimasukkan kedalam bak panas. Karena pemindahan panas dari cairan ke benda kerja sangat tinggi maka pemanasan berlangsung sangat cepat. Pengkarbonan dalam bak garam ini menghasilkan kedalaman sampai 0.5 mm. Rumusan temperatur : Pengkarbonan pada temperatur 850 ºC m enghasilkan ketebalan carbon 0.1 mm untuk pencelupan selama 20 menit.

D. Aktivitas Pembelajaran Aktivitas Pengantar Mengidentifikasi Isi Materi Pembelajaran (Diskusi Kelompok) Sebelum melakukan kegiatan pembelajaran, berdiskusilah dengan sesama peserta diklat di kelompok Saudara untuk mengidentifikasi hal-hal berikut: 1.

Apa

saja

hal-hal

yang

harus

dipersiapkan

oleh

saudara

sebelum

mempelajari materi pembelajaran Pengetahuan Bahan Teknik ? Sebutkan! 2. Bagaimana saudara mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! 3. Ada berapa topik yang ada di dalam Materi pembelajaran ini? Sebutkan!


174

4. Apa topik yang akan saudara pelajari di materi pembelajaran ini? Sebutkan! 5. Apa kompetensi yang seharusnya dicapai oleh saudara sebagai guru kejuruan dalam mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! 6. Apa bukti yang harus diunjukkerjakan oleh saudara sebagai guru kejuruan bahwa saudara telah mencapai kompetensi yang ditargetkan? Jelaskan! Jawablah pertanyaan-pertanyaan di atas dengan menggunakan LK-00. Jika Saudara bisa menjawab pertanyan-pertanyaan di atas dengan baik, maka Saudara bisa melanjutkan pembelajaran.

Aktivitas 1 : Macam – Macam Bahan Teknik Setelah Saudara mencermati materi macam-macam bahan teknik diskusikan dalam kelompok Anda. Untuk k egiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaanpertanyaan berikut : 1. Klasifikasikan penggolongan logam, berikan contoh dari setiap klasifikasi logam ? 2. Jelaskan apa yang dimaksud logam ferro dan logam non ferro ? 3. Jelaskan pengaruh unsur-unsur paduan terhadap sifat baja paduan ? Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-01.

Aktivitas 2 : Proses Pembuatan Bahan Teknik Setelah Saudara mencermati materi Macam-Macam Bahan Teknik pada aktivitas 1, maka pada aktivitas 2 ini Saudara akan mendiskusikan tentang Proses Pembuatan Bahan Teknik. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut : 1. Jelaskan perbedaan proses pengolahan Baja Dapur Baja Oksigen (Proses Bessemer), Dapur Baja Terbuka (Siemens Martin) dan dapur baja listrik ? Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-02

Aktivitas 3 : Logam ferro Setelah Saudara mencermati materi logam ferro diskusikan dalam kelompok Anda. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut :


175

1.

Klasifikasikan penggolongan baja karbon dan penggunaannya ?

2. Klasifikasikan penggolongan besi tuang ? 3. Klasifikasikan penggolongan baja paduan dan penggunaannya ? Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-02.

Aktivitas 4 : Logam Non ferro Setelah Saudara mencermati materi logam Non ferro diskusikan dalam kelompok Anda. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaanpertanyaan berikut : 1.

Klasifikasikan penggolongan logam berat dan penggunaannya ?

2. Klasifikasikan penggolongan logam ringan dan penggunaannya ? 3. Klasifikasikan penggolongan logam mulia dan penggunaannya ? Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-03.

Aktivitas 5 : Perlakuan Panas (Heat Treatment ) Setelah Saudara mencermati materi Perlakuan Panas diskusikan dalam kelompok Anda. Untuk kegiatan ini Saudara harus menjawab pertanyaanpertanyaan berikut : 1.

Jelaskan apa yang dimaksud dengan hardening pada proses perlakuan panas ?

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan tempering pada proses perlakuan panas? 3. Jelaskan apa yang dimaksud normalizing pada proses perlakuan panas ? 4. Jelaskan apa perbedaan dari pack carburizing dan cyaniding pada proses perlakuan panas ? Saudara dapat menuliskan jawaban dengan menggunakan LK-04

E. Latihan 1.

Bahan teknik dapat digolongkan dalam kelompok logam dan bukan logam, dari semua golongan logam, alumunium termasuk ke dalam golongan ….. A.

Logam berat

B.

Logam ringan


176

2.

C.

Logam mulia

D.

Logam refraktori

Pengaruh unsur paduan yang berperan dalam menambah kekuatan tarik dan keplastisan, menambah mampu keras, m eningkatkan ketahanan terhadap korosi dan tahan suhu tinggi, adalah unsur paduan……….. A. Wolfram B. Karbon C. Mangan D. Khrom

3.

Oksigen digunakan pada dapur pembuatan baja oksigen adalah untuk…. A. membersihkan dapur B. meningkatkan laju produksi C. menghilangkan bahan-bahan yang tidak diperlukan D. menggunakan panas lebih sedikit

4.

Dapur yang digunakan untuk menghasilkan besi kasar adalah…. A. dapur baja listrik B. dapur oksigen C. dapur tinggi D. dapur baja terbuka

5.

6.

7.

Kokas digunakan dalam pembuatan baja untuk…. A.

membuang gas dan dapur

B.

melelehkan besi dan bijih

C.

menambahkan karbon ke bijih besi

D.

berfungsi sebagai bahan oksidasi

Dapur baja listrik (electric arc furnace) digunakan untuk menghasilkan…. A.

baja berkualitas tinggi

B.

besituang

C.

besi kasar

D.

baja karbon rendah

Dapur baja terbuka dalam pembuatan baja diisi dengan…. A.

bijih besi, kokas, dan batu kapur


177

8.

B.

besi bekas dan besi kasar

C.

100%besi bekas

D.

besi tuang bekas dan besi kasar

Baja karbon sedang mengandung karbon dengan persentasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja karbon rendah, karenanya baja karbon sedang….

9.

A.

dapat dilas dengan mudah tanpa perlakuan khusus

B.

cocok untuk karya ornamen baja

C.

lebih berat

D.

lebih sukar dilas

Diagram yang digunakan untuk menentukan perubahan struktur logam selama pemanasan dan pendinginan yang cepat disebut…. A. diagram temperatur B. diagram pendinginan C. diagram phasa baja karbon D. diagram structural

10. Jika baja karbon sedang dipanaskan hingga di atas temperatur kritis rendah dan didinginkan dengan cepat, baja tersebut akan…. A.

menjadi Iebih keras

B.

berubah massanya

C.

menjadi Iebih mudah dibengkokkan

D.

berubah kandungan karbonnya

A.

baja karbon rendah

11. Besi tuang kelabu lebih banyak digunakan dalam fabrikasi logam. Yang tidak termasuk alasan penggunaannya tersebut adalah…. A. besi tuang kelabu lebih lunak B. besi tuang kelabu mudah dicetak C. besi tuang kelabu lebih tahan terhadap korosi D. besi tuang kelabu lebih mudah dilas. 12. Untuk mendapatkan sifat tahan karat pada suatu baja, maka saat proses produksi ditambahkan unsur…. A. chromium sebanyak 11% B. chromium minimum 11%


178

C. nikel sebanyak 11% D. nikel maksimum 8% 13. Memanaskan baja sampai titik temperatur austenit kemudian didinginkan secara mendadak / quenching dengan kecepatan pindinginan diatas kecepatan pendinginan kritis agar terjadi pembentukan martensit dan diperoleh kekerasan yang tinggi disebut … A. carburizing B. soft annealing C. hardening D. tempering 14. Tujuan dilakukan proses tempering pada suatu bahan adalah.... A.

Mengurangi tegangan dalam

B.

Mengurangi kekerasan

C.

Menambah kegetasan

D.

Memperbaiki susunan struktur Baja

15. Proses Carburizing (Pengarbonan dengan menggunakan media cair) disebut ……….. A.

Cyaniding

B.

Pack Carburizing

C.

Water Carburizing

D.

Soft Annealing


179

LEMBAR KERJA KB- 4 LK – 00

1. Apa saja hal-hal yang harus dipersiapkan oleh saudara sebelum mempelajari materi pembelajaran Pengetahuan Bahan Teknik ? Sebutkan! ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................

2. Bagaimana saudara mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................

3. Ada berapa topik yang ada di dalam Materi pembelajaran ini? Sebutkan! ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... Apa topik yang akan saudara pelajari di materi pembelajaran ini? Sebutkan! ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................

4. Apa kompetensi yang seharusnya dicapai oleh saudara sebagai guru kejuruan dalam mempelajari materi pembelajaran ini? Jelaskan! ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................

5. Apa bukti yang harus diunjukkerjakan oleh saudara sebagai guru kejuruan bahwa saudara telah mencapai kompetensi yang ditargetkan? Jelaskan! ................................................................................................................................... ...................................................................................................................................


180

LK – 01

1. Klasifikasikan penggolongan logam, berikan contohnya dengan mengisi format berikut ini !

No.

Klasifikasi Penggolongan Logam

Penjelasan

Contoh

1 2

dst

2. Jelaskan apa yang dimaksud logam ferro dan logam non ferro, berikan contoh nya ? 3. Jelaskan pengaruh unsur-unsur paduan terhadap sifat baja paduan ? dengan mengisi format berikut ini ! No. 1

UNSUR PADUAN

PENGARUH

2

dst


181

LK – 02

Setelah membaca materi pengolahan besi dan baja, jawablah pertanyaan berikut ini : 1. Jelaskan perbedaan proses pengolahan Baja Dapur Baja Oksigen (Proses Bessemer), Dapur Baja Terbuka (Siemens Martin) dan dapur baja listrik ? ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

LK – 03

Setelah membaca bahan bacaan Kegiatan Logam ferro . Jawablah pertanyaanpertanyaan berikut ini, dengan mengisi format berikut ini

No. 1

Baja Karbon

Penggunaannya

Besi Tuang

Penggunaannya

Baja Paduan

Penggunaannya

2

dst

No. 1 2

dst

No. 1 2

dst

LK – 04


182

Setelah membaca bahan bacaan Kegiatan Logam Non ferro . Jawablah pertanyaanpertanyaan berikut ini, dengan mengisi format berikut ini

No. 1

Logam Berat

Penggunaannya

Logam Ringan

Penggunaannya

Logam Mulia

Penggunaannya

2

dst

No. 1 2

dst

No. 1 2

dst

LK 05


183

Setelah membaca bahan bacaan Kegiatan Perlakuan Panas . Jawablah pertanyaanpertanyaan berikut ini ? 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan hardening pada proses perlakuan panas ? ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………J elaskan apa yang dimaksud dengan tempering pada proses perlakuan panas? ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………

2. Jelaskan apa yang dimaksud normalizing pada proses perlakuan panas ? ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………

3. Jelaskan apa perbedaan dari pack carburizing dan cyaniding pada proses perlakuan panas ? ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………


184

.

PENUTUP Upaya menyiapkan tenaga guru sekolah menengah kejuruan untuk memenuhi kebutuhan akan

tenaga profesional, dalam kenyataannya sekarang ini sangat

dipengaruhi oleh perkembangan dunia kerja yang dihadapkan pada persaingan yang sangat ketat baik di dalam negeri maupun di luar negeri. Karena setiap pengusaha akan

bersaing

dalam

kualitas

produksinya

yang

dilaksanakan

sehingga

menghasilkan barang berdasarkan kebutuhan pasar dengan harga yang bersaing.

Dalam hal ini maka untuk menjawab tantangan tersebut setiap lulusan SMK yang akan terlibat di dalam proses produksi harus mampu dan mempunyai kompetensi yang dikuasai, diakui, sedangkan untuk memperoleh kompetensi tersebut harus melalui pendidikan dan pelatihan di institusi/sekolah kejuruan yang memiliki guru dan pelatih yang kompeten dan profesional.

Salah satu perangkat pembelajaran diklat kompetensi guru adalah melalui program PKB dengan menyediakan sumber belajar yang aktual berupa modul/ bahan ajar. Diharapkan dengan mempelajari modul ini peserta diklat akan dibekali dengan pengetahuan dan keterampilan yang cukup yang harus dikuasai untuk melaksankan tugasnya lebih profesional lagi.

Modul ini dimaksudkan untuk membantu sekaligus memandu para peserta diklat dalam pembelajaran berbasis aktivitas untuk mencapai kompetensi salah satu paket keahlian bidang Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri untuk tingkat 2 atau yang berhubungan dengan pekerjaan-pekerjaan tersebut diatas, semoga buku modul ini bermanfaat bagi yang memerlukannya.


185

DAFTAR PUSTAKA 1. 2.

Arif Darmali . Ir . 1977. Ilmu Gaya .Jakarta ; depdikbud RI. Australian Nasional Training Authority, (1997 ), Material Science, Australian Training Products.

3.

Bambang Priambodo, Ir, 1979, “Teknologi Mekanik” , Jakarta , Erlangga.

4.

Beumer, B.J.M Ing , (1994), Ilmu Bahan Logam, Bhatara Jakarta.

5.

Cengel, Y.A., 2005.Thermodynamics An Engineering Approach. Edisi 5.McGraw Hill.New York.

6.

Departement of Education and TrainingTAFE – NSW , (1998 ), Welding Metallurgy, Manufacturing and Engineering Education Services DevisionSouthern Sydney Institute NSW

7.

Heat Transfer and Fluid Flow, U.S. Departement of Energy, Washington D.C

8.

Kenyon, w. (1985). Dasar-dasar Pengelasan. Jakarta: Penerbit Erlangga

9.

Khurmi RS , JK Gupta . 1978 . Theory of Machine . New Delhi : S.Chan.

10.

Krar Oswald st. Amand. Machine tool operations. International Student Edition

11.

Soemadi . Drs , Nazwir .Drs . 1979 . Ilmu Mekanika Teknik . Jakarta ; Depdikbud RI.

12.

Spotts. 1959. Design of Machine Elements. Tokyo ; Maruzen.

13.

Sugiharto Hartono N . Ir , Sudalih. Drs , Suarpraja Teja .Ir . 1978 . Ilmu Mekanika Teknik . Jakarta ; Depdikbud RI.

14.

Tata Surdia Ir.,(1995), Pengetahuan Bahan Teknik, PT. Pradnya Paramita. Bandung

15.

Tata Surdia Ir. M.S.Met.E Kenji Chijiiwa Dr. Prof. 1975. Teknik Pengecoran Logam, Jakarta, Pradnya Paramita.

16.

Wahyudin K Ir. Wahyu Hidayat Drs 1979, Pengetahuan logam,Jakarta Depdikbud

17.

Wiryosumarto, Harsono, (1981), Teknologi Pengelasan Logam, PT. Padnya Paramita. Bandung


186

GLOSARIUM Adhesive Wear

:

jenis keausan yang disebabkan oleh terikat atau melekat (adhesive)

atau

berpindahnya

partikel

dari

suatu

permukaan material yang lemah ke material yang lebih keras serta deformasi plastis dan pada akhirnya terjadi pelepasan / pengoyakan salah satu material Belt

:

alat yang digunakan untuk menghubungkan dua buah pully yang dipasang pada dua buah poros yang sejajar

Bevel gear

:

Roda gigi yang digunakan untuk memindahkan tenaga dalam bentuk putaran secara tegak lurus (pada sudut 90 derajat).

Cast Iron

:

Creep Resistant

Besi tuang Jenis baja paduan yang tahan terhadap pemuaian yakni dengan penambahan unsur molebdenum ke dalam paduan baja

Erosion Wear

:

Proses erosi disebabkan oleh gas dan cairan yang membawa partikel padatan yang membentur permukaan material

Heat Treatment

:

process

suatu

proses

mengubah

sifat

logam

dengan

cara

mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi kimia logam yang bersangkutan

Paking and seal

:

perapat untuk mencegah terjadinya kebocoran.

Permanent joint

:

sambungan yang bersifat tetap, sehingga tidak dapat dilepas selamanya, kecuali dengan merusaknya terlebih dahulu.

Roller bearing

:

Bantalan yang digunakan pada beban yang lebih besar dan tahan terhadap kejutan. Bantalan jenis ini banyak digunakan pada poros engkol sepeda motor.

Semi permanent joint :

sambungan yang bersifat sementara, sehingga masih


187

dapat dibongkar- pasang selagi masih dalam kondisi normal Surface

Fatigue

:

Wear Tribo Chemical Wear

Keausan lelah / fatik pada permukaan pada hakikatnya bisa terjadi baik secara abrasif atau adhesif

:

Keausan kimiawi merupakan kombinasi antara proses mekanis dan proses termal yang terjadi pada permukaan benda serta lingkungan sekitarnya


188

 Sebagian besar emas dipergunakan dalam bidang moneter dan untuk perhiasan-perhiasan, uang logam, bahkan menjadi jaminan standard nilai uang.

 Dalam jumlah kecil adalah untuk menyepuh, membuat huruf emas, photografi, kedokteran gigi dan perkakas-perkakas laboratorium , dll.


189

3 Dasar Perancangan Teknik Mesin

Recommend Documents