KLASIFIKASI BAHAN TEKNIK

KLASIFIKASI BAHAN TEKNIK

Setelah mempelajari bab ini, diharapkan mahasiswa dapat:

·         Menjelaskan asal bahan yang digunakan dalam dunia teknik.

·         Menjelaskan pertimbangan-pertimbangan di dalam memilih bahan teknik.

·         Menjelaskan sifat-sifat yang dimiliki oleh bahan teknik.

·         Menjelaskan perbedaan bahan-bahan teknik yang satu dengan yang lainnya.

1.1.     Pendahuluan

Bahan/material merupakan kebutuhan bagi manusia mulai zaman dahulu sampai sekarang. Kehidupan manusia selalu berhubungan dengan kebutuhan bahan seperti pada transportasi, rumah, pakaian, komunikasi, rekreasi, produk makanan dll.

Perkembangan peradaban manusia juga bisa diukur dari kemampuannya memproduksi dan mengolah bahan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya (jaman batu, perunggu dsb). Pada tahap awal manusia hanya mampu mengolah bahan apa adanya seperti yang tersedia dialam misalnya : batu, kayu, kulit, tanah dsb.

Dengan perkembangan peradaban manusia bahan–bahan alam tsb bisa diolah sehingga bisa menghasilkan kualitas bahan yang lebih tinggi. Pada 50 tahun terakhir para saintis menemukan hubungan sifat–sifat bahan dengan elemen struktur bahan. Sehingga bisa diciptakan puluhan ribu jenis bahan yang mempunyai sifat–sifat yang berbeda.

Bahan adalah wujud asal benda kerja. Menurut asalnya bahan terdiri dari:

¨      Bahan alami yang langsung dipakai Þ kayu, batu

¨      Bahan alami yang diproses fisika dan kimia Þ bijih-bijih logam menjadi logam.

¨      Bahan buatan yang tidak didapat secara alami tetapi dari bahan mentah melalui proses kimia yang rumit Þ gelas, seluloid, dll.

1.2.     Pemilihan Bahan

Dewasa ini terdapat berbagai jenis bahan yang dapat digunakan sebagai bahan baku industri. Jenis-jenis yang beragam kadang-kadang menyulitkan pemilihan yang tepat. Bahan yang satu mempunyai keunggulan ditinjau dari segi keuletan, lainnya terhadap korosi, mulur atau suhu kerja yang tinggi namun cukup mahal. Oleh karena itu pemilihan sering tidak semata-mata berdasarkan pertimbangan teknis tetapi pertimbangan ekonomis juga memegang peranan yang sangat penting pula.

Pemilihan bahan yang tepat pada dasarnya merupakan kompromi antara beragai sifat, lingkungan dan cara penggunaan dan sampai dimana sifat bahan dapat memenuhi persyaratan yang telah ditentukan.

Beberapa sifat teknis yang harus diperhatikan sewaktu memilih bahan adalah:

a) Sifat fisik,

Ø  Kekuatan adalah tahanan suatu bahan terhadap perubahan bentuk (tarik, tekan, geser, bengkok, torsi, dan tekuk).

Ø  Sifat mulur adalah kemampuan bahan berubah bentuk sebagai akibat pembebanan.

Ø  Sifat getas adalah dimiliki oleh bahan yang pada pembebanan sampai pecah, tidak menunjukkan perubahan bentuk tetap.

Ø  Sifat liat adalah kemampuan suatu bahan untuk berubah bentuk dalam skala yang cukup besar sebelum pecah akibat pembebanan.

Ø  Sifat elastisitas adalah sifat bahan yang setelah pembebanan kembali kebentuk semula.

Ø  Sifat plastisitas (ductilitas) adalah sifat bahan untuk bertahan pada bentuk yang diberikan melalui pembebanan dari luar.

Ø  Kekerasan adalah tahanan bahan terhadap desakan benda lain. Dalam penggunaan teknis, intan digolongkan sebagai bahan paling keras, sebalinya natrium dan kalium adalah sangat lunak.

Ø  Daya hantar panas adalah kemampuan bahan untuk memindahkan panas di dalam strukturnya. Sifat ini sangat baik pada bahan perak, sebaliknya kurang baik pada baja.

Ø  Sifat muai panas pada berbagai bahan sangat berbeda-beda. Misalnya aluminium pemuaiannya lebih besar dari pada baja.

Ø  Daya hantar listrik adalah kemampuan bahan untuk menghantarkan arus listrik. Sifat tersebut dipengaruhi antara lain parameter kisi, garis tengah badan atom, dan jumlah elektron yang tersedia. Perak dan tembaga termasuk penghantar listrik yang baik, sedangkan paduan konstantan dan air raksa adalah pengahantar listrik yang tidak baik.

Ø  Massa jenis bahan adalah massanya dalam 1 cm'. Perbedaan antara logam ringan dan berat didasarkan atas massa jenis. Logam ringan < 5 gr/cm³ dan logam berat >5 gr/cm³.

Ø  Titik cair/lebur suhu tertentu di mana keadaan agregasi bahan berubah dari padat menjadi cair. Titik cair logam mempunyai arti penting pada pembentukan paduan.

b) Sifat teknis,

Ø  Sifat mampu cor adalah sifat dapat dicairkan dan selanjutnya dituang sedemikian rupa sehingga benda kerja bebas pori-pori dan gelembung. Besi tuang termasuk mudah dituang, sebalinya baja sulit dituang.

Ø  Sifat mampu bentuk panas (sifat mampu tempa dan mampu roll) adalah kemampuan bahan untuk berubah bentuk secara tetap oleh pengaruh beban dari luar yang bekerja di atas batas suhu tertentu.

Ø  Sifat mampu bentuk dingin (membengkok, cetak dalam) adalah kemampuan bahan untuk diubah kedalam bentuk yang telah ditentukan, tanpa pemberian panas.

Ø  Sifat mampu las adalah sifat bahan yang dapat disambung dengan cara mencairkan sebagian bahan itu. Baja dapat dilas dengan baik, sebaliknya besi tuang sulit dilas.

Ø  Sifat mampu mesin adalah kemampuan bahan untuk diubah kedalam bentuk yang telah ditentukan dengan cara penyayatan. Bahan keras sulit dikerjakan dengan penyayatan tatal sebab tahanan potongnya terlalu besar, sedangkan bahan lunak juga sulit dikerjakan dengan penyayatan tatal karena cenderung melumuri alat potong.

Ø  Sifat mampu keras adalah kemampuan bahan (khusus logam besi) untuk dinaikkan kekerasan alaminya melalui perubahan structure.

c) Sifat kimiawi.

Ø  Sifat tahan korosi; tahanan bahan terhadap serangan air, gas, asam, larutan garam atau bahan kimia lain.

Ø  Sifat tahan panas; sifat bahan yang tetap tahan pada suhu tinggi dan tidak membentuk lapisan oksida.

1.3.     Pengelompokan Bahan

Bahan adalah merupakan asal dari benda jadi. Banyak jenis bahan yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, baik itu bersifat teknik maupun untuk keperluan yang lain.

Secara garis besar, bahan-bahan yang digunakan dalam teknik dapat dikelompokkan dalam dua kelompok besar yaitu:

A.    Bahan logam, adalah semua jenis bahan yang mengandung unsur logam, atau hanya sedikit mengandung unsur non logam. Bahan logam dibedakan menjadi :

1.      Logam Besi (Ferro), yaitu semua jenis logam yang mengandung unsur besi hingga 100%. Logam besi sendiri dikelompokkan menjadi baja dan besi tuang.

2.      Logam Bukan Besi (Non Ferro), semua logam yang tidak mengandung unsur besi atau hanya sedikit mengandung unsur besi. Logam bukan besi dikelompokkan lagi menjadi logam berat dan logam ringan.

B.   Bahan bukan logam, adalah semua jenis bahan yang tidak mengandung unsur logam atau hanya sedikit mengandung unsur logam. Bahan Non logam dibedakan menjadi :

1.      Bahan alami, yaitu bahan yang langsung diperoleh dari alam, contohnya kayu, batu, pasir dan lain-lain.

2.      Bahan sintetis, yaitu bahan yang diolah secara sintetis dengan cara merubah komposisi kimianya, contoh : plastik, karet sintetis, damar sintetis dan lain-lain.

1.3.1.    Bahan Logam

A.    Logam Besi

Dari segi proses pembuatan logam besi atau logam ferro juga dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu:

v  Baja,

Adalah sebuah paduan dari besi karbon dan unsur-unsur lain, dimana kadar karbonnya jarang melebihi 2%. Jenis-jenis baja seperti baja bukan paduan (baja konstruksi), baja paduan (baja perkakas dan baja khusus), dan lain-lain.

v  Besi tuang,

Adalah paduan dari besi, karbon dan hampir selalu silicium serta unsur-unsur lain. Kadar karbonnya biasanya terletak antara 2,5 dan 4%, tetapi dalam hal-hal khusus dapat lebih rendah atau lebih tinggi. Jenis-jenis besi tuang seperti besi tuang putih, besi tuang kelabu, besi tuang noduler, dan lain-lain.

B.     Logam Bukan Besi

Logam-logam ini dibagi dalam dua kelompok, yaitu logam berat dan logam ringan.

v  Logam berat

Adalah logam-logam bukan besi yang mempunyai berat jenis tinggi (m.j>5000 kg/m³). Logam yang paling penting adalah tembaga (Cu) karena logam ini banyak juga digunakan dalam bentuk murni, tetapi kebanyakan sebagai paduan tembaga seperti kuningan dan perunggu. Jenis logam berat yang lain seperti timbel (timah hitam), timah putih, nikel, dan chrom.

v  Logam ringan

Adalah logam-logam bukan besi yang mempunyai berat jenis rendah (m.j<5000 kg/m³), terutama Aluminium dan Magnesium.

Aluminium banyak dipakai dalam bentuk murni, tetapi lebih sering sebagai aluminium paduan. Aluminium banyak juga dipadu dengan silicium (silumin), tembaga (duralium), dan magnesium.

Magnesium boleh dikata tidak digunakan dalam dunia teknik dalam keadaan tidak terpadu. Paduan-paduan magnesium dinyatakan juga dengan nama kumpulan elektron.

Titanium jarang sekali dipakai dalam dunia teknik, oleh karena sangat mahal harganya. Ia merupakan bahan yang sangat ringan dengan kekuatan yang tinggi karena itu dipakai dalam penjelajahan ruang angkasa.

1.3.2.    Bahan Bukan Logam

Bahan bukan logam adalah mencakup bahan organik yang berasal dari alam (tumbuh-tumbuhan atau hewan atau bahan yang mengandung karbon). Karet alam, kertas, minyak, gas alam, kulit, kayu, dan plastik (termo setting dan termoplastik). Mineral-mineral, batu-batuan, semen beton, keramik, gelas dan grafit (terdiri dari karbon juga, namun memiliki struktur tersendiri) masuk ke dalam kelompok bahan anorganik. Antara bahan organik dengan bahan anorganik terdapat perbedaan mendasar. Bahan organik umumnya larut dalam cairan organik seperti alkohol, akan tetapi sukar larut dalam air. Bahan anorganik umumnya lebih tahan terhadap panas dibandingkan dengan bahan organik.

1.4.Diagram Material