Ilmu Logam

* Macam-macam Pengujian Bahan

Dalam proses pengujian bahan ada dua macam jika ditinjau berdasarkan sifat dari pengujian tersebut yaitu:

A.    Pengujian Destruktif

             Sesuai dengan namanya pengujian ini bersifta merusak bahan yang diuji sehingga bahan yang diuji akan rusak atau cacat. Bahan yang diuji adalah bahan yang telah memenuhi bentuk dan jenis secara internasional .

umumnya ada beberapa pengujian destruktif  yaitu:

-          Pengujian Kekerasan

       Pengujian ini dilakukan dengan dua pertimbanagn yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Berdasarkan pemakaianya dibagi menjadi:

1.      Pengujian kekerasan dengan penekanan(indentation test)

              Pengujian ini dilakukan merupakan pengujian kekerasan terha-dap bahan logam dimana dalam menentukan kekerasaannya deilakukan dengan cara menganalisis indentasi atau bekas penekanan pada benda uji sebagai reaksi dari pembebanan tekan

2.      Pengujian kekerasan dengan goresan(sratch test)

             Merupakan pengujian kekerasan terhadap benda (logam) dimana dalam menentukan kekerasannya dilakukan dengan mencari perban-dingan dari bahan yang menjadi standart. Contohnya adalah pengujian metode MOH’S

3.      Pengujian kekerasan dengan cara dinamik(dynamic test)

Merupakan pengujian kekerasan dengan mengukur tinggi pantu-lan dari bola baja atau intan(hammer)yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu.

-          Pengujian Tarik 

Pengujian ini merupakan proses pengujian yang biasa dilakukan karena pengujian tarik dapat menunjukkan perilaku bahan selama proses pembebanan. Pada uji tarik , benda uji diberi beban gaya tarik , yang bertambah secara kontinyu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji.

-          Pengujian lengkung

Pengujian ini merupakan salah satu pengujian sifat mekanik bahan yang diletakkan terhadap specimen dan bahan, baik bahan yang akan digunakan pada kontraksi atau komponen yang akan menerima pembebanan terhadap suatu bahan pada satu titik tengah dari bahan yang ditahan diatas dua tumpuan.

-          Uji impact

Uji impact dilakukan untuk menentukan kekuatan material sebagai sebuah metode uji impct digunakan dalam dunia industry khususnya uji impact charpy dan uji impact izod. Dasar pengujian ini adalah penyerapan energy potensial  dari pendulum beban yang mengayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk material uji sehingga terjadi deformasi.

-          Uji struktur

Uji struktur mempelajari struktur material logam untuk keperluan pengujian material logam dipotong-potong kemudian potongan diletakkan dibawah dan dikikisdengan material alat penggores yang sesuai. Untuk pemeriaksaan =nya dilakuakan dengan alat pembesar ataupun mikroskop elektronik.

-          Pengujian dengan larutan ETSA

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk memeperjelas batas butir yang ada pada suatu material karena larutan etsa akan memeberi warna tambahan pada batas butir. Namun larutan ini dapat merusak batas butir tersebut.

B.     Pengujian non-destruktif

Pengujian ini tidak merusak dan merupakan bagian dari pengujian bahan. Berainana dengan pengujian destruktif pengujian nendstruktif terdiri dari:

-          Penetrant testing

Yaitu pengujian yang digunakan untuk melihat keretakan dan perositas dari suatu bahan. Pengujian dengan penetrant terdiri dari 4 tahap yaitu pembersihan awal, pemberian penetrant,  pembersihan penetrant, dan pemberian developer. Pengujian ini memiliki keuntungan yaitu murah dan cepat dilaksanakan.

-          Magnetic particle testing

Pengujian yang juga biasa disebut dengan pengujian menggu-nakan partikel magnetic ini digunakan untuk diskontinuitas yang ada dipermukaan dan dekat permukaan. Pengujian ini dapat kita lakukan  un-

tuk melihat keretakan permukaan pada semua logam induk maupun ion, laminasi fusi yang tidak sempurna, undercut, dan subsurface crack. Jika dibandingkan dengan uji penetrant, pengujian ini dilakuakn untuk diskontinuitas yang lebih dalam.

 

-          Ultrasonic testing

Pengujian ini menggunakan metode gelombang suara dengan frekuensi tinggi. Keuntungan dari pengujian ini yaitu dapat dilakukan pada semua bahan dan lebih dalam jika dibandingkan dengan uji magnetic dan uji penetrasi karena menggunakan pantulan gelombang.

-          Radiography

Yaitu pengujian dengan menggunakan x-ray untuk mendapatkan gambar dari material. Prinsipnya sama denagn penggunaan pada tubuh material hanya saja menggunakan gelombang yang lebih pendek.

-eddy currentmemiliki prisnsip dasar yang hamper sama dengan teknik medan magnet tetapi disini medan listrik yang dipancarkan adalah arus bolak-balik. Prisnsipnya hamper sama denggan impedensi

.

-          Eddy Current

Memiliki prinsip dasar yang hampir sama dengan teknik medan magnet tetapi disini medan listrik yang dipancarkan dari arus bolak balik. Prinsipnya hampir sama dengan impedansi.

* Sifat Logam

Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat berupa pembebanan statis (besar dan arahnya tetap), ataupun pembebanan dinamis (besar dan arahnya berubah). Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. 

Kekuatan (strength) adalah kemampuan material untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama. Sementara itu, kekuatan gesernya kira-kira dua pertiga kekuatan tariknya. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Untuk mengetahui kekuatan suatu material dapat dilakukan dengan pengujian tarik, tekan, atau geser. 

Kekerasan (hardness) adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan yang dapat berupa goresan atau penekanan. Kekerasan merupakan kemampuan suatu material untuk menahan takik atau kikisan. Untuk mengetahui kekerasan suatu material digunakan Uji Brinell. 

Kekakuan adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk atau deformasi setelah diberi beban. Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan pada setiap pembebanan. 

Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang mengakibatkan perubahan bentuk. Elastisitas merupakan kemampuan suatu material untuk kembali ke ukuran semula setelah gaya dari luar dilepas. Elastisitas ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi. Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan padat untuk mengalami perubahan bentuk tetap tanpa ada kerusakan. 

Sifat fisika adalah karakteristik suatu bahan ketika mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas atau listrik. Yang termasuk sifat-sifat fisika adalah sebagai berikut: titik lebur, kepadatan, daya hantar panas, dan daya hantar listrik. Sifat kimia adalah kemampuan suatu logam dalam mengalami peristiwa korosi. Korosi adalah terjadinya reaksi kimia antara suatu bahan dengan lingkungannya. Secara garis besar ada

- See more at: http://www.teknikmesin.net/2013/02/sifat-logam.html#sthash.dtdqQGgg.dpuf

* Logam Ferro Dan Non Ferro

Logam Ferro

Logam ferro adalah adalah logam besi(Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dlln. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon (C). Sebutan besi dapat berarti :

1. Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia.
2. Besi teknik adalah yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain.

Besi teknik terbagi atas tiga macam yaitu :

1. Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%.
2. Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa secara kimia dengan besi melainkan sebagai  karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena karbon mampu bersenyawa dengan besi.
3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonnya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa.

Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon ( C) , tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti : silisium, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya.

Pembuatan besi atau baja dilakukan dengan mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan besi kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu, besi kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja. Logam yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi.

Logam Non Ferro

Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.

Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat bajja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nekel, kromium, molebdenum, wllfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.

* Memahami  proses – proses  dasar  pembentukan  logam

Jumlah energi yang dibutuhkan untuk mengubah bentuk logam dalam keadaan plastik lebih rendah. Namun demikian, pada proses pengerjaan ini juga ada kerugiannya, yaitu pada suhu yang tinggi terjadi oksidasi dan pembentukan kerak pada permukaan logam sehingga penyelesaian permukaan tidak bagus. Hal itu akan berakibat pada toleransi dari benda tersebut menjadi tidak ketat. Proses pengerjaan panas logam ini ada bermacam-macam , antara lain:

2.1.2.1 Pengerolan (Rolling)

Batangan baja yang membara, diubah bentuknya menjadi produk bergunamelalui pengerolan. Salah satu akibat dari proses dari pengolahan adalah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi. Struktur yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan.Gambar 12. Mesin pengerollan (rolling)Pada proses pengerolan suatu logam, ketebalan logam mengalami deformasiterbanyak. Adapun lebarnya hanya bertambah sedikit. Pada operasi pengerolan,keseragaman suhu sangat penting karena berpengaruh pada aliran logam dan plastisitas. Proses pengerjaan panas dengan pengerolan ini biasanya digunakan untuk membuat rel, bentuk profil, pelat, dan batang.

2.1.2.2 Penempaan (Forging)

Proses penempaan ini ada berbagai jenis, di antaranya penempaan palu, penempaan timpa, penempaan upset, penempaan tekan, dan penempaan rol. Salah satuakibat dari proses pengolahan adalah penghalusan butir yang disebabkan rekristalisasi.Struktur yang kasar, kembali menjadi struktur memanjang akibat pengaruh penggilingan

.

5. Tes Formatif 

1.Apakah yang dimaksud dengan die casting?

2.Sebutkan dan jelaskan macam-macam energi?

3.Bagaimana hukum kekekalan energi dan beri contohnya?

4.Jelaskan proses konversi energi pada motor bensin 4 langkah dan 2 langkah  ? Bagimana cara kerjanya ?

Kunci Jawaban :1.Die castin gadalah proses pencetakan logam denganmenggunakan penekanan yang sangat tinggi pada suhu rendah. Cetakan tersebutdisebut Die. Rentang kompleksitas Die untuk memproduksi bagian-bagian logamnon belerang (yang tidak perlu sekuat, sekeras, atau setahan panas seperti baja)dari keran cucian sampai cetakan mesin (termasuk hardware, bagian- bagiankomponen mesin, mobil mainan, dsb).

2.Macam-macam energi :a. Energi Mekanik Energi meknik merupakan energi gerak, misal turbin air akan mengubah energi potensialmenjadi energi mekanik untuk memutar generator listrik.b. Energi PotensialEnergi terjadi karena ketinggian benda. c. Energi Listrik Energi Listrik adalah energi yang berkaitan dengan arus elektron, dinyatakandalam Watt-jamatau kilo Watt-jam. Bentuk transisinya adalah aliran elektronmelalui konduktor jenis tertentu. Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medanelektrostatis yang merupakan energi yang berkaitan dengan medan listrik yangdihasilkan oleh terakumulasinya muatan elektron pada pelat-pelat kapasitor.d. Energi Elektromagnetik Bentuk energi yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik. Energi radiasidinyatakan dalam satuan energi yang sangat kecil, yakni elektron volt (eV) ataumega elektro volt (MeV), yang juga digunakan dalam evaluasi energi nuklir.e. Energi KimiaEnergi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron di mana dua atau lebih atom/molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil.f. Energi Nuklir Energi Nuklir adalah energi dalam bentuk energi tersimpanyang dapat dilepas akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom.g. Energi TermalBentuk energi dasar di mana dalam kata lain adalah semua energi yang dapatdikonversikan secara penuh menjadi energi panas.h. Energi AnginEnergiberupaangindengankecepatantertentuyang mengenai turbinangin sehingga menjadi gerak mekanik dan listrik.

3.Energitidakdapatdiciptakabdanenergitidakdapatdimusnahkan, energi hanya bisa berubah dari bentuk satu ke bentuk yang lainya.Cth : energi angin diubah menjadi energi mekanik dan menggerakkan generator sehingga tercipta energi listrik.

4.Motor Bensin Empat LangkahPada motor bensin empat langkah terjadi perubahan energi dari energi kimia (bensin)energi thermal (panas)energi mekanik.Motor bensin empat langkah adalah motor yang pada setiap empat langkahtorak/piston (dua putaran engkol) sempurna menghasilkan satu tenaga kerja (satulangkah kerja).a) (b) (c) (d)a. Langkah pemasukan dimulai dengan katup masuk terbuka, piston bergerak darititik mati atas dan berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah. Udara dan7

 bahan bakar terhisap ke dalam silinder. Langkah ini berakhir hingga katup masuk menutup, b. Langkah kompresi, diawali ketika kedua katup tertutup dan campuran di dalamsilinder terkompresi sebagian kecil dari volume awalnya. Sesaat sebelum akhir langkah kompresi, pembakaran dimulai dan tekanan silinder naik lebih cepat.c. Langkah kerja, atau langkah ekspansi, yang dimulai saat piston hampir mencapai titik mati atas dan berakhir sekitar 45o sebelum titik mati bawah. Gas bertekanantinggi menekan piston turun dan memaksa engkol berputar. Ketika piston mencapaititik mati bawah, katup buang terbuka untuk memulai proses pembuangan dan menurunkantekanan silinder hinggamendekati tekanan pembuangan.d. Langkah pembuangan, dimulai ketika piston mencapai titik mati bawah. Ketika katup buang membuka, piston mendorong keluar sisa gas pembakaran hingga piston mencapaititik mati atas. Bila piston mencapai titik mati atas, katup masuk membuka, katup buang tertutup, demikian seterusnya