Pengenalan Teknologi Material Konstruksi Logam

Pendahuluan

Siklus Material

1. Penambangan (Mining) : menggali konsentrat mineral khususunya bijih besi
2. Peleburan (Melting): menghasilkan pig iron
3. Pembentukan (Forming): menghasilkan produk setengah jadi (cast iron)
4. Pengerjaan (Fabricaion): menghasilkan produk jadi/peralatan
5. Operasi dan perawatan: bangunan/peralatan jarang segera rusak
6. Korosi: produk korosi akan kembali ke bumi

Siklus Material

Half Finished Products

• Plat (pelat)

  

  Plat steel

• Sheet (lembaran)

  

  Sheet steel

• Tube dan Pipe

  

  Pipe steel

• Structure Profile

  

  H profile

• Wire (kawat) dan Wire Rope (kabel sling)

  

  Wire steel

  

  Wire rope

Standar dan kode

• Material standards
• Products standards
• Design Codes
• Manufacturing Codes

Engineering Material

Logam dan Paduan

Jenis Logam dan Paduan

• Baja (steel) : baja karbon dan baja paduan
• Besi cor (cast iron)
• Alumunium dan paduannya
• Tembaga dan paduannya
• Titanium dan paduannya
• Superalloy: Ni-, Co-, Fe-
• Timah putih-timah hitam dan paduannya

Sifat Fisik Material

• Titik cair
• Massa jenis
• Konduktivitas panas
• Konduktivitas listrik
• Koefisien muai

Sifat Mekanik Material

• Kekuatan luluh (yield strength)
• Kekuatan tarik (tensile strength)
• Perpanjangan (elongation)
• Kekerasan (hardness)
• Harga impact
• Batas lelah (fatigue limit)
• Batas mulur (creep limit)
• Ketahanan aus

Sifat Kimia Material

• Ketahanan Korosi

Sifat Teknologi

• Mampu cor (castability)
• Mampu bentuk (formability)
• Mampu las (weldability)
• Mampu keras (hardenability)
• Mampu mesin (machinability)

 

Pengujian dan Pemeriksaan (Testing & Inspection)

Pengujian Material (Material Testing)

• Pengujian mekanik: uji tarik, uji lentur, uji geser, uji tekan, uji keras, uji impact, uji fatigue, uji creep, dan uji aus
• Pengujian korosi

 Pemeriksaan (Inspection)

• Pemeriksaan material
• Pemeriksaan komponen / peralatan

Teknik Pemeriksaan

• Merusak (destructive): Metalografi

• Tidak merusak (non destructive): Visual Dye penetrant, Ultrasonic, X-ray radiography, Magnetic particle, Eddy current, Infra-red thermography

 

Pengujian Mekanik

Macam-macam pengujian mekanik

• Uji tarik (tension test)
• Uji impak (impact test)
• Uji lelah (fatigue test)
• Uji kekerasan (hardness test)
• Uji mulur (creep test)
• Uji lentur (flexure tes7)
• Uji tekuk (bend test)

Uji tarik (tension test)

Sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian tarik adalah:

• Kekuatan Tarik (tensile strength)
• Kekuatan Luluh (yield strength)
• Keuletan (ductility)
• Ketangguhan (toughness)
• Modulus Elastisitas

Metoda pengujian uji tarik adalah Spesimen uji tarik dijepit di kedua ujungnya dan ditarik dengan kecepatan konstan, dengan demikian specimen akan bertambah panjang dengan pertambahan panjang ΔL. Akibat pertambahan panjang yang dialami specimen, maka load cell akan mencatat reaksi berupa gaya tarik, yaitu P.

Kurva Tegangan-Regangan Teknik (Engineering Stress-Strain Curve)

Tegangan

 Regangan

Kekuatan tarik

 

Kekuatan Luluh

Keuletan Regangan pada titik patah ef

Keuletan Reduksi penampang q
 

Modulus Elastisitas

 

Di daerah elastis tegangan material akan sebanding dengan regangan yang terjadi. Berlaku Hukum Hooke

σ = E. e

Di daerah plastis deformasi plastis terjadi saat tegangan kerja melebihi kekuatan luluh
(σ_k> σ_y). Akibat dari deformasi plastis adalah material yang berubah bentuk tidak kembali ke bentuk semula. _­Untuk menghindari kejadian ini digunakan faktor keamatan (Safety Factor) untuk beban statis (SF = σ_i / σ_y).

Material akan patah saat tegangan kerja melebihi tegangan ultimate (σ_k> σ_u). Untuk menghindari kejadian ini digunakan faktor keamanan (Safety Factor) untuk beban statis
(SF = σ_i / σ_u).

Kurva Tegangan-Regangan Sebenarnya (True Stress-Strain Curve)

Tegangan true

Regangan true

Kurva tegangan-regangan sebenarnya sering didekati dengan menggunakan persamaan berikut:

Uji Impak (Impact Testing)

Pengujian impak dilakukan untuk mendapatkan data keuletan material atau ketangguhan daerah lasan. Spesimenyang diberi takikan (notch) menerima beban tiba-tiba. Besarnya energi yang digunakan untuk mematahkan spesimen diukur. Energi untuk mematahkan spesimen diukur berdasarkan pada perbedaan energi potensial dari bandul pemukul pada saat sebelum dan sesudah memukul spesimen.

E = mg (a-b)

E = energi untuk mematahkan spesimen (joule)

m = masa bandul pemukul

g = percepatan grafitasi

a = beda tinggi titik pusat masa bandul pemukul ke spesimen saat sebelum memukul

b = beda tinggi pusat masa bandul sesudah memukul spesimen

Uji kelelahan

Material bila menerima beban dinamis kelakuannya tidak sama bila dibandingkan dengan kelakuannya pada pembebanan statis. Metoda pengujian fatigue:

• Metoda fatigue lentur putar (Rotating Bending Fatigue )
•  Metoda fatigue axial (Axial Fatigue)

Batas fatigue dan kekuatan fatigue material bergantung pada beberapa faktor antara lain:

• Ukuran komponen
•  Konsentrasi tegangan, misalnya adanya takikan
• Kekasaran permukaan clan proses pengerjaan
• Tegangan sisa