SIFAT FISIK DAN MEKANIK MATERIAL TEKNIK
A. LOGAM Sifat Fisik :
Sifat fisis suatu logam adalah bagaimana keadaan logam itu apabila mengalami peristiwa fisika, misalnya keadaan waktu terkena pengaruh panas dan pengaruh listrik. Karena pengaruh panas yang diterima pada suhu, bahkan akan mencair atau hanya, mengalami perubahan bentuk dan ukurannya. Dari sifat fisis itu, dapat ditentukan titik cair suatu bahan dan titik didihnya, sifat menghantarkan panas, keadaan pemuaian pada waktu menerima panas, perubahan bentuknya karena panas, dan lain-lain. Pengaruh panas yang diterima oleh suatu bahan dengan sendirinya dapat berhubungan dengan sifat mekanis bahan tersebut, bahkan karena panas yang diterima diteri ma oleh bahan tersebut dapat mengubah sifat mekanis dari bahan baha n tersebut. Misalnya, pada proses penyepuhan logam yang dipanaskan pada suhuh tertentu dan setelah itu didinginkan secara tiba-tiba bahan tersebut akan menjadi keras, dan apabila bahan yang dipanaskan dan didinginkan dengan perlahan maka diperoleh kekerasanya lebih rendah dibandingkan dengan bahan yang didinginkan secara
cepat. Sifat fisis yang ditimbulkan oleh pengaruh listrik berhubungan dengan
kekuatan bahan itu dalam menghantarkan arus listrik atau menghambat aliran listrik.
Sifat Mekanik : 1. Kekuatan ( str str ength ngth)
Yaitu kemampuan material logam dalam menerima gaya berupa tegangan tanpa mengalami patah. Ada beberapa jenis kekuatan tergantung jenis bahan yang dipakai diantaranya: kekuatan tekan, tarik, kerja dan geser. 2. Kekerasan( hardness)
Yaitu
kemampuan
material
logam
dalam
menerima
gaya
berupa
penetrasi.pengikisan dan pergeseran sifat ini berhubungan dengan sifat ketahanan aus. 3. Kekakuan( sti sti ffness ffness) Kemampuan material dalam mempertahankan bentuk setelah mendapat gaya dari arah tertentu. 4. Ketangguhan( toughtness) Merupakan sifat yang menyatakan kemampuan bahan dalam menyerap gaya yang diberikan. 5. Kelenturan( elasticity ) Menyatakan kemempuan material kembali kebentuk asal setelah gaya dihilangkan. Hal ini terjadi sebelum masuk wilayah plastis. 6. Plastisitas( pla plast stii city city ) Kemampuan bahan dalam mengalami sjumlah deformasi permanen sebelum terjadi patah, hal ini setelah masuk wilayah plastis. 7. Mulur (creep) Meyatakan kecenderunngan logam mengalami deformasi plastis apabila diberi gaya dalam jangka waktu tertentu. 8. Kelelahan( fat fati gue) Merupakan kemampuan material dalam menahan beban secara terus menerus
B. KERAMIK Sifat fisik : : Sebagian besar besar keramik adalah ikatan dari karbon, karbon, oksigen atau nitrogen nitrogen dengan material material lain seperti logam ringan dan semilogam. Hal ini menyebabkan keramik biasanya memiliki densitas yang kecil. Sebagian keramik yang ringan mungkin dapat sekeras logam yang berat. Keramik yang keras juga tahan terhadap gesekan. Senyawa keramik yang paling keras adalah berlian, diikuti boron nitrida pada urutan kedua dalam bentuk kristal kubusnya. Aluminum oksida dan silikon karbida biasa digunakan untuk memotong, menggiling, menghaluskan dan menghaluskan menghaluskan material-material keras lain.
: Sifat mekanik :
Keramik merupakan material yang kuat, keras dan juga tahan korosi. Selain itu keramik memiliki kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi. Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Di dalam keramik, karena kombinasi dari ikatan ion dan kovalen, partikel-partikelnya tidak mudah bergeser. Faktor rapuh terjadi bila pembentukan dan propagasi keretakan yang cepat.Dalam padatan kristalin, retakan tumbuh melalui butiran (trans granular) dan sepanjang bidang cleavage (keretakan) dalam kristalnya. Permukaan tempat putusyang dihasilkan mungkin memiliki tekstur yang penuh butiran atau kasar. Material yang amorf tidak memiliki butiran dan bidang kristal yang teratur, sehingga permukaan putus kemungkinan besar terjadi. Kekuatan tekan penting untuk keramik yang digunakan untuk struktur seperti bangunan. Kekuatan tekan keramik biasanya lebih besar dari kekuatan tariknya. Untuk memperbaiki sifat ini biasanya keramik di-pretekan dalam keadaan tertekan
C. POLIMER Sifat fisik :
Beberapa faktor yang mempengaruhi sifat fisik polimer sebagai berikut. a)
Panjang rata-rata rantai polimer
Kekuatan dan titik leleh naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer. b) Gaya antarmolekul Jika gaya antar molekul pada rantai polimer besar maka polimer akan menjadi kuat dan sukar meleleh. c)
Percabangan
Rantai polimer yang bercabang banyak memiliki daya tegang rendah dan mudah meleleh. d) Ikatan silang antar rantai polimer Ikatan silang antar rantai polimer menyebabkan terjadinya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras. Jika ikatan silang semakin banyak maka polimer semakin kaku dan mudah patah. e)
Sifat kristalinitas rantai polimer
Polimer berstruktur tidak teratur memil;iki kristanilitas rendah dan bersifat amorf (tidak keras). Sedangkan polimer dengan struktur teratur mempunyai kristanilita tinggi sehingga lebih kuat dan lebih tahan terhadap bahaan-bahan kimia dan enzim.
Sifat Mekanik :
Sifat mekanik polimer polimer adalah salah satu aspek yang sering banyak dipelajari. Dengan mengetahui sifat polimer, maka akan diketahui polimer tersebut cocok untuk digunakan dalam bidang apa saja. Sifat saja. Sifat mekanik polimer yang paling penting yaitu kuat tarik dan elastisitas modulus Young. Penggolongan kualitas mekanik polimer biasanya dilakukan dengan menggunakan parameter kuat putus, kuat tekan, dan modulus Young. Pada umumnya sifat mekanik penting untuk bahan polimer bentuk film adalah kuat lumer ( yield yield strength), strength), kuat putus ( strength at break ), ), perpanjangan saat putus (elongation (elongation at break ), ), dan modulus Young. Uji kuat tarik sangat penting untuk mengetahui sifat fisik dan ketahanan. Secara umum, kuat tarik akan meningkat seiring bertambahnya panjang rantai dan ikatan silang pada polimer. Kuat putus menunjukkan kekuatan akhir bahan polimer yang dihitung dari beban pada saat putus dibagi luas penampang awal spesimen polimer, atau dapat diungkapkan dalam bentuk persamaan berikut: σ=F/A
dimana σ = kuat putus bahan polimer (kgf/mm2) F = beban pada saat putus (kgf) A = luas penampang bahan polimer (mm2)
Perpanjangan saat putus (%ε) didapat dari selisih antara panjang pada saat putus dengan panjang mula-mula dan dibagi dengan panjang mula-mula atau dapat diungkapkan dalam bentuk persamaan: %ε = [ΔL / Lo] x 100
Bila kecepatan tarik diperkecil, maka perpanjangan bahan akan bertambah, yang
mengakibatkan kurva tegangan – regangan regangan menjadi landai sehingga modulus elastiknya menjadi kecil dan batas lumernya tidak jelas. Kecenderungan ini sangat terlihat pada bahan yang fleksibel pada suhu kamar. Makin tinggi kecepatan tarik maka kuat putus dan modulus elastiknya makin besar, sedangkan perpanjangan menjadi kecil. Dengan demikian kecepatan tarik memberikan pengaruh besar pada sifat mekanik bahan polimer. Oleh karena itu, persyaratan yang ketat harus diperhatikan untuk setiap pengujian suatu bahan polimer. Pengaruh temperatur terhadap kekuatan tarik polimer termoplastik adalah sangat besar. Jika temperatur dinaikkan maka kekuatan tarik bahan polimer akan turun. Pada batas temperatur tertentu (temperatur lunak, temperatur transisi gelas), deformasi karena tarikan akan meningkat dengan cepat, sedangkan kuat putus dan modulus elastiknya akan menurun. Sebaliknya di bawah temperatur tersebut kuat putus dan modulus elastik akan meningkat dan perpanjangan pada saat putus akan menurun. Jadi, dalam penentuan sifat mekanik bahan
polimer
perlu
diperhatikan
temperatur
transisi
tersebut
(temperatur
lunak, temperatur lunak, temperatur transisi gelas) agar gelas) agar dapat diketahui sifat mekanik bahan polimer yang sesungguhnya. Pada umumnya pengaruh kelembaban terhadap kekuatan tarik serupa dengan pengaruh temperatur. Meningkatnya kadar air yang terabsorpsi cenderung menghasilkan kurva tegangan-regangan yang serupa dengan pengaruh temperatur. Dengan meningkatnya air yang terabsorpsi maka kuat putus dan modulus elastik bahan akan menurun, sedangkan perpanjangan saat putus akan meningkat. Polimer temoset dan termoplastik umumnya tidak bersifat higroskopis, sehingga pengaruh kelembaban tidak dapat diamati. Akan tetapi, seringkali diamati bahwa adanya air dalam jumlah sedikit dapat menyebabkan terjadinya pengurangan modulus elastik.
