KLASIFIKASI MATERIAL
TEKNIK
1.1 KLASIFIKASI DAN SIFAT MATERIAL
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.
Material adalah segala
sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang. Berdasarkan pengertian
tersebut maka material teknik adalah material yang
digunakan untuk menyusun sebuah benda dan digunakan untuk perekayasaan dan
perancangan di bidang teknik.
Material teknik dapat
diklasifikasikan menjadi 6 :
- Logam
- Keramik
- Polimer
- Komposit
- Semikonduktor.
- Biomaterial.
LOGAM
gambar logam
Logam adalah material
yang mempunyai daya hantar listrik yang tinggi dengan sifat konduktor yang baik
dan tahan terhadap temperatur tinggi, mempunyai titik didih tinggi, keras,
mengkilap, tidak tembus cahaya, dan dapat dideformasi sehingga banyak
digunakan pada banyak konstruksi.
Jenis logam juga terbagi mnjadi 2 jenis yaitu logam ferro dan non ferro.dan
jenis material teknik yang dipakai secara luas dalam teknologi modern adalah baja. Baja
adalah material logam yang dapat dipakai secara fleksibel dan mempunyai
beberapa karakteristik. Material ini kuat dan siap dibentuk menjadi
bermacam-macam keperluan teknik. Material ini berspektrum luas dan mempunyai
kemampuan berdeformasi secara permanen yang merupakan modal penting dalam
menentukan harga tegangan luluh pada berbagai beban.
Keramik
Keramik merupakan campuran antara unsur logam dan nonlogam, kebanyakan
dalam bentuk oksida, nitrida dan karbida. Material yang termasuk dalam kelompok
ini tersusun atas clay, semen dan gelas. Material ini
bersifat insulator terhadap listrik dan panas dan lebih tahan pada temperatur
tinggi dan lingkungan yang berat daripada logam dan polymer. Sifat mekanik
material ini keras namun getas.
gambar keramik
Polymer
Polimer adalah molekul rantai panjang
yang mengandung beberapa ikatan mer. Mer dalam sebuah polimer adalah sebuah
molekul hidrokarbon tunggal seperti etilen (C2H4). Karet dan plastik termasuk dalam
kelompok ini. Kebanyakan berupa senyawa organik yang secara kimia tersusun atas
unsur karbon, hidrogen, dan nonlogam lainnya. Density yang rendah dan
fleksibilitas yang tinggi merupakan ciri khas material ini. Pemakaian plastik
juga sangat luas, mulai peralatan rumah tangga, interior mobil, kabinet
radio/televisi, sampai konstruksi mesin.
gambar polymer
Komposit
Komposit merupakan material hasil kombinasi
dari dua material atau lebih, yang sifatnya sangat berbeda dengan sifat
masing-masing material asalnya. Komposit selain dibuat dari hasil rekayasa
manusia, juga dapat terjadi secara alamiah, misalnya kayu, yang terdiri dari
serat selulose yang berada dalam matriks lignin. Komposit saat ini banyak
dipakai dalam konstruksi pesawat terbang, karena mempunyai sifat ringan, kuat
dan non magnetik.
Perkembangan teknologi material telah
melahirkan suatu material jenis baru yang dibangun secara bertumpuk dari
beberapa lapisan. Material ini lah yang disebut material komposit. Material
komposit terdiri dari lebih dari satu tipe material dan dirancang untuk
mendapatkan kombinasi karakteristik terbaik dari setiap komponen penyusunnya.
Pada dasarnya, komposit didefinisikan
sebagai campuran makroskopik dari serat dan matriks. Serat merupakan material
yang (umumnya) jauh lebih kuat dari matriks dan berfungsi memberikan kekuatan
tarik.Sedangkan matriks berfungsi untuk melindungi serat dari efek lingkungan
dan kerusakan akibat benturan.
Fiberglass salah satu
contoh yang sudah banyak dikenal yaitu serat gelas dilekatkan dalam sebuah
material polymer. Komposit didisain untuk menunjukkan suatu kombinasi dari
sifat-sifat terbaik tiap-tiap material penyusunya. Fiberglass mendapatkan
kekuatan yang tinggi dari serat gelas dan fleksibilitas dari polymer. Saat ini
banyak material yang dikembangkan melibatkan komposit.
gambar komposit
Semikonduktor
Semikonduktor memiliki
sifat-sifat listrik ditengah-tengah antara konduktor dan insulator listrik.
Material ini sangat peka terhadap kehadiran konsentrasi atom, yang dapat
dikontrol pada daerah yang sangat kecil. Semikonduktor memungkinkan adanya IC
(integrated circuit) yang merupakan revolusi bagi industri elektronik dan
komputer.
Sebuah semikonduktor
bersifat sebagai insulator pada temperatur yang sangat rendah, namun pada
temperatur ruangan besifat sebagai konduktor, bahan semikonduksi yang sering
digunakan adalah silikon, germanium, dan gallium arsenide. Semikonduktor sangat
berguna dalam bidang elektronik, karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah
dengan menyuntikan materi lain (biasa disebut materi doping). Salah satu alasan
utama kegunaan semikonduktor dalam elektronik adalah sifat elektroniknya dapat
diubah banyak dalam sebuah cara yang terkontrol.
gambar semikonduktor
Biomaterial
Biomaterial diaplikasikan sebagai bagian yang dipasang pada tubuh manusia untuk mengganti kan anggota tubuh yang sakit atau rusak. Material ini harus tidak bersifat toxic (beracun/ menghasil kan zat beracun) dan cocok dengan jaringan tubuh (tidak mengakibatkan reaksi biologi yang merugikan). Semua material; logam, keramik, polymer, komposit dan semikonduktor bisa digunakan sebagai biomaterial.
1.2 SIFAT MATERIAL
Material yang digunakan dalam
industri sangat banyak. Masing-masing material memiliki ciri-ciri yang berbeda,
yang sering disebut dengan sifat material. Pemilihan dan penggunaan material
untuk sebuah produk, umumnya berdasarkan sifat dari material tersebut. Sifat
material dapat dibedakan menjadi beberapa golongan, antara lain: fisik,
mekanis, teknologi, kimia dan lain sebagainya.
A.
SIFAT
FISIK
Merupakan kemampuan suatu
bahan/material ditinjau dari sifat-sifat fisikanya. Sifat yang dapat dilihat
atau tampak langsung dari suatu bahan/material. Sifat fisik ini relatif tidak
dapat dirubah. Beberapa sifat fisik yang dimiliki suatu bahan/material, antara
lain:
1. Warna
Umumnya
semua bahan/material mempunyai warna yang khas. Contohnya: tembaga berwarna
merah, besi berwarna hitam, besi cor kelabu berwarna abu-abu, alumunium
berwarna keperakan, dan sebagainya.
2. Kepadatan
(density)
Yaitu
berat bersatunya volume beban. Kebalikan dari densitas adalah volume spesifik.
Perkalian dari kedua besaran ini diperoleh dari volume atom. Contohnya: massa
jenis, berat jenis, dan lain sebagainya.
3. Ukuran
dan bentuk (dimensi). Setiap
bahan atau material pasti memiliki bentuk dan ukurannya masing-masing sesuai
dengan kebutuhan yang akan digunakan.
B.
SIFAT
THERMAL
Kenaikan temperatur pada saat akan
menaikan getaran atom yang mengakibatkan ekspansi thermal kisi, sehingga terjadi perubahan dimensi. Perubahan volume
dengan berubahnya temperatur berperan penting dalam proses-proses metalurgi
seperti pengecoran dan perlakuan panas. Contohnya: titik cair, dan titik lebur.
C.
SIFAT
LISTRIK
Berbagai sifat listrik dari material
adalah konduktivitas, koefisien temperatur dari tahanan, kekuatan dielektrik,
resistivitas dan lain sebagainya.
1. Konduktivitas
listrik. Konduktivitas
listrik adalah ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan
arus listrik. Jika suatu beda
potensial listrik ditempatkan
pada ujung-ujung sebuah konduktor, muatan-muatan bergeraknya akan berpindah,
menghasilkan arus listrik.
2. Koefisien
temperatur. Adalah perubahan kapasitansi dengan suhu dinyatakan linear sebagai
bagian per juta derajat celcius, atau sebagai perubahan persen pada rentang
suhu tertentu.
3. Kekuatan
dielektrik. Merupakan ukuran kemampuan suatu material untuk bisa
tahan terhadap tegangan tinggi tanpa berakibat terjadinya kegagalan.
4.
Resistivitas. adalah kemampuan suatu bahan untuk mengantarkan arus listrik yang
bergantung terhadap besarnya medan istrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu bahan maka semakin
besar pula medan listrik yang dibutuhkan untuk menimbulkan sebuah kerapatan
arus.
D.
SIFAT
MAGNETIK
Sifat
magnetik ini dapat dibedakan menjadi 2 tipe, diantaranya yaitu:
a) Diamagnetik:
yaitu tolak-menolak dengan daerah magnet
b) Paramagnetik
(feromagnetik): yaitu tarik-menarik dengan daerah magnet
E. SIFAT MEKANIS
Kemanpuan suatu bahan/material dalam
menerima beban mekanis, baik beban statis maupun beban dinamis. Contoh:
ketangguhan, kelelehan, kekerasan, ketahanan mulur, kekuatan tarik, dan lain
sebagainya.
Terdapat
acuan dan sifat mekanis yang menentukan spesifikasi standar material tersebut.
Data tersebut diperoleh dengan uji mekanis sesuai standar yang ditentukan. Data
tersebut hanya berlaku pada kondisi yang disebutkan, bila material telah
mengalami perlakuan tertentu, sifat mekanisnya dapat berubah. Beberapa standar
spesifikasi yang biasa digunakan, antara lain” ISO, SAE, JIS, AISI, DIN
Beberapa
spesifikasi sifat mekanis yang dimiliki material yaitu:
1. Strength (kekuatan)
Yaitu
kemampuan material/bahan untuk menahan pengaruh gaya-gaya luar yang bekerja
sampai pada batas kerusakan. Beberapa macam kekuatan logam dapat dibaca dalam
materi pengujian sifat mekanis logam.
2. Stifness (kekakuan)
yaitu
kemampuan bahan untuk menahan perubahan bentuk (deformasi)
3. Elasticity (elastisitas)
Yaitu
sifat bahan yang dapat kembali (regain) kebentuk
semula setelah deformasi terjadi, pada saat gaya luar atau beban dihilangkan.
4. Plasticity (plastisitas)
Yaitu
sifat material yang tidak dapat kembali (retain)
kebentuk semula setelah deformasi dibawah beban pemanen. Sering disebut
dengan deformasi permanen.
5. Ductility (keliatan)
Yaitu
kemampuan bahan untuk menahan beban patah dan mudah dibentuk atau diolah
seperti pengerolan, penarikan, dan sebagainya. Semakin besar keliatan suatu
bahan maka semakin aman terhadap kemungkinan patah. Kelihatan pada umumnya
dinyatakan oleh regangan teknis sampai titik patah (break) dari suatu pengujian tarik. Besarnya kelihatan dinyatakan
dalam persentase perpanjangan dan persentase pengecilan luas.
6. Menyatakan
energi yang diabsorbsi oleh bahan sampai titik patah, yaitu merupakan luas
bidang bawah kurva tegangan regangan.
7. Kelelahan
Patahan
lelah disebabkan oleh tegangan berulang dan juga dapat terjadi pada tegangan
kurang dari 1/3 kekuatan tarik statik pada bahan struktur pada konsentrasi
tegangan. Dalam keadaan dimana pemusatan tegangan diperhitungkan, mungkin bahan
akan putus pada tegangan yang lebih rendah. Jadi kelelahan memegang utama dalam
putusnya bahan secara mendadak pada penggunaan suatu struktur atau komponen.
Proses
terjadinya patah lelah, yaitu: tejadinya retakan awal, perambatan retakan
lelah, patahan static terhadap luas penampang sisa. Sedangkan untuk mencegahnya
maka perlu dilakukan pengawasan pada setiap prosesnya.
8. Creep (melar)
Beberapa
bahan dapat berdeformasi secara kontinu dan perlahan-perlahan dalam periode
waktu yang lama jika dibebani secara tetap. Deformasi semacam ini, yang
tergantung pada waktu disebut melar.
9. Keausan
Terjadi
karena adanya gesekan (friction) pada
bidang kontak saat sebuah komponen bergerak dengan tahanan. Jika hal tersebut
terjadi secara terus-menerus makan abrasi (pengikisan) akan berlanjut dan
merusak kelihatan komponen yang selanjutnya berkembang terus menjadi lebih
parah sampai suatu saat patah.
10. Kekerasan
Adalah
kemampuan bahan untuk menahan beban yang tinggi termasuk kemampuan logam
memotong logam yang lain.
E.
SIFAT
TEKNOLOGI
Merupakan kemampuan suatu
bahan/material untuk diproses lanjut atau dilakukan proses pengerjaan
permesinan. Contoh: mampu mesin, mampu las, mampu cor, mampu dibentuk, mampu
dikeraskan, dan lain sebagainya
F.
SIFAT
KIMIA
Ketahanan suatu bahan/material
terhadap lingkungan terutama dari sifat asam dan basa. Contoh: ketahanan
terhadap karat, ketahanan tehadap panas, beracun.
G.
SIFAT
LOGAM
Sebelumnya telah dibahas
penggolongan sifat-sifat dari sebuah material, baik untuk logam maupun
non-logam. Untuk material logam, terdapat beberapa sifat-sifat yang penting,
antara lain:
1. Malleability (mampu
tempa)
Yaitu
kemampuan logam untuk ditempa. Logam mempunyai sifat yang mampu dibentuk dengan
suatu gaya, baik dalam keadaan dingin maupun panas tanpa tejadi retak pada
permukaannya, misalnya dengannya hammer (palu).
2. Machinibility
Yaitu
kemampuan suatu logam untuk dikerjakan dengan mesin, misalnya: dengan mesin
bubut, milling, dan lain sebagainya
3. Strenght (kekuatan)
Yaitu
kemampuan suatu logam untuk dibengkokan beberapa kali tanpa mengalami retak.
4. Toughness (sifat
ulet)
Yaitu
kemampuan suatu logam untuk menahan deformasi.
5. Hardness (kekerasan)
Yaitu
ketahanan suatu logam terhadap penetrasi atau penusukan indentor yang berupa
bola baja, intan piramida, dll
6. Weldability (mampu
las)
Merupakan
kemampuan suatu logam untuk dapat dilas, baik dengan menggunakan las listrik
maupun dengan las karbit (las)
7. Corrosiaon resistance (tahan
korosi)
Yaitu
kemampuan suatu logam untuk menahan korosi atau karat akibat kelembaban udara,
zat-zat kimia, dll
8. Tahan
impact
Sifat
yang dimiliki oleh suatu logam untuk dapat tahan terhadap beban kejut
9. Ductility (mampu
tarik)
Yaitu
kemampuan logam untuk membentuk dengan tarikan sejumlah gaya tertentu tanpa
menunjukkan gejala-gejala putus. Contoh dari gejala putus yakni adanya
pengecilan permukaan penampang pada salah satu sisi.
KESIMPULAN
1.
Klasifikasi Material
Material
adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruang. Berdasarkan
pengertian tersebut maka material teknik adalah material yang digunakan untuk menyusun
sebuah benda dan digunakan untuk perekayasaan dan perancangan di bidang teknik.
Material teknik di bagi menjadi beberapa golongan, yaitu
sebagai berikut:
a. Logam : Adalah material yang
mempunyai daya hantar listrik yang tinggi dengan sifat konduktor yang baik dan
tahan terhadap temperatur tinggi, mempunyai titik didih tinggi, keras,
mengkilap, tidak tembus cahaya, dan dapat dideformasi. Contohnya: baja, besi cor, titanium, logam putih, dll
b. Non logam : Adalah material yang tidak mempunyai daya
hantar listrik, contohnya adalah polimer dan lain sebagainya.
c. Keramik : Keramik
merupakan suatu bentuk bahan yang terbuat dari tanah liat dan bahan tambahan
lainnya yang diproses dengan cara pembakaran.
d. Komposit : Komposit adalah suatu
jenis bahan baru hasil rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana
sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun
fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut.
e. Dan lain sebagainya
2.
Sifat – Sifat Material
Masing-masing
material yang sudah ter-klasifikasi
pasti memiliki ciri-ciri yang berbeda, yang
sering disebut dengan sifat material
atau bisa disebut juga karakteristik material.
Pemilihan dan penggunaan material untuk sebuah produk, umumnya berdasarkan
sifat dari material tersebut. Sifat material dapat dibedakan menjadi beberapa
golongan, antara lain adalah sebagai
berikut :
a. Sifat fisik : yaitu sifat yang terlihat dengat kasat mata
b. Sifat thermal :
yaitu sifat yang berhubungan dengan panas (suhu)
c. Sifat listrik : Sifat yang beruhubungan dengan bidang
kelistrikan, contohnya konduktivitas listrik
d. Sifat magnetik : Sifat yang berhubungan dengan magnet
e. Sifat mekanis : Kemanpuan suatu
bahan/material dalam menerima beban mekanis, baik beban statis maupun beban
dinamis.
f. Sifat kimia : Ketahanan suatu
bahan/material terhadap lingkungan terutama dari sifat asam dan basa.
g. Sifat logam : contohnya adalah Malleability (mampu
tempa), Machinibility, Strenght (kekuatan), dan lain sebagainya
h.
Sifat teknologi : Merupakan
kemampuan suatu bahan/material untuk diproses lanjut atau dilakukan proses
pengerjaan permesinan.
i.
Dan lain sebagainya
