Sifat Mekanik - Material Teknik

Sifat Mekanik

•       Material dalam pengunanya dikenakan gaya atau beban.

•       Karena itu perlu diketahuo kharater material agar deformasi yg terjadi tidak berlebihan dan tidak terjadi kerusakan atau patah

•       Karakter material tergantung pada:

–       Komposisi kimia

–       Struktur mikro

–       Sifat material: sifat mekanik, sifat fisik dan sifat kimia

Sifat mekanik

•       Kekuatan (strength): ukuran besar gaya yang diperlukan utk mematahkan atau merusak suatu bahan

•       Kekuatan luluh (yield strength): kekuatan bahan terhadap deformasi awal

•       Kekuatan tarik (Tensile strength): kekuatan maksimun yang dapat menerima beban.

•       Keuletan (ductility): berhubungan dengan besar regangan sebelum perpatahan

•       Kekerasan (hardness): ketahanan bahan terhadap penetrasi pada permukaannya

•       Ketangguhan (toughness): jumlah energi yang mampu diserap bahan sampai terjadi perpatahan

•       Mulur (creep)

•       Kelelahan (fatique): ketahanan bahan terhadap pembebanan dinamik

•       Patahan (failure)

Konsep tegangan (stress) dan regangan (strain)

Uji tarik
Standar sampel untuk uji Tarik

Deformasi elastis

•       Pada pembebanan rendah dalam uji tarik, hubungan antara tegangan dan regangan linier

Mesin uji tarik (Tensile Test)

 

 

Deformasi elastis

 

•       Hubungan tsb masih dalam daerah deformasi elastis dan dinyatakan dengan

•       Hubungan diatas dikenal sebagai Hukum Hooke

•       Deformasi yang mempunyai hubungan tegangan dan regangan linier (proporsional) disebut sebagai deformasi elastis

•       Hubungan tegangan geser dan regangan geser dinyatakan dengan

               t =  G g

•       Dengan  

                             t = teg.geser

                             g = reg.geser

                             G = modulus geser

Sifat elastis material

•       Ketika uji tarik dilakukan pada suatu logam, perpanjangan pada arah beban, yg dinyatakan dlm regangan e_z mengakibatkan terjadinya regangan kompressi pada e_x sb-x dan e_y pada sb-y

•       Bila beban pada arah sb-z uniaxial, maka e_x = e_y . Ratio regangan lateral & axial dikenal sebagai ratio Poisson

n = e_x/e_y  

•       Harga selalu positip, karena tanda e_x dan e_y berlawanan.

•       Hubungan modulus Young dengan modulus geser dinyatalan dengan

              E = 2 G (1 + n)

•       Biasanya  n<0,5 dan utk logam umumnya

G = 0,4 E

Deformasi plastis

•       Utk material logam, umumnya deformso elastis terjadi < 0,005 regangan

•       Regangan > 0,005 terjadi deformasi plastis (deformasi permanen)

Deformasi elastis

•       Ikatan atom atau molekul putus: atom atau molekul berpindah tdk kembali pada posisinya bila tegangan dihilangkan

•       Padatan kristal: proses slip padatan amorphous (bukan kristal). Mekanisme aliran viscous

Perilaku uji Tarik

•       Titik luluh: transisi elastis & platis

•       Kekuatan: kekuatan tarik: kekuatan maksimum

•       Dari kekuatan maksimum hingga titik terjadinya patah, diameter sampel uji tarik mengecil (necking)

Keuletan (ductility)

•       Keuletan: derajat deformasi plastis hingga terjadinya patah

•       Keuletan dinyatakan dengan

–       Presentasi elongasi,

%El. = (l_f-l_o)/l_o x 100%

–       Presentasi reduksi area,

%AR = (A_o-A_f)/A_o x 100%

Ketangguan (Toughness)

•       Perbedaan antara kurva tegangan dan regangan hasil uji tarik utk material yang getas dan ulet

•        ABC : ketangguhan material getas

•       AB’C’ : ketangguhan material ulet

•        

Tegangan dan regangan sebenarnya

•       Pada daerah necking, luas tampang lintang sampel uji material

•       Tegangan sebenarnya

               s_T = F/A_i

•       Regangan sebenarnya

               e_T = ln l_i/l_o

Bila volum sampel uji tidak berubah, maka
A_il_i = A_ol_o

•       Hubungan tegangan teknik dengan tegangan sebenarnya

               s_T =   s (1 + e)

•       Hubungan regangan teknik dengan regangan sebenarnya

                e_T = ln (1+ e)

Uji Kekerasan (Hardness Test)

Uji Mulur (Creep Test)

 

Uji Kelelahan (Fatique Test)

Patahan (Failure)