PENGENALAN TEKNOLOGI MATERIAL KONSTRUKSI LOGAM

Hello Bloggers setia.. Saya Michael Agung Sanjaya Siagian (15515003). Sekarang saya sedang duduk di bangku perkuliahan dengan jurusan Teknik Kelautan Institut Teknologi Bandung. Postingan berikut ini adalah bagian dari salah satu mata kuliah teknik kelautan yang sedang saya ambil sekarang yaitu “Bahan Bangunan Laut” dengan dosen yang mengajar ialah Alamsyah Kurniawan.

Untuk postingan kali ini, saya memposting mengenai Pengenalan Teknologi material konstruksi logam yang pemakaiannya dalam main project suatu proyek sangat banyak penggunaannya dan juga di mana saja.

Check it out..

PENGENALAN TEKNOLOGI MATERIAL KONSTRUKSI LOGAM

Dalam teknologi material struktur, dalam merancang suatu komponen dalam suatu struktur terdapat banyak factor yang mempengaruhinya :

· Jenis

· Sifat

· Pengerjaan

· Penggunaan

· Pengujian

· Modus kerusakan

BAGIAN 1: PENDAHULUAN

Siklus Material :

1. Penambangan (Mining) : Konsentrat mineral yang terdapat di dalam bumi diambil yang merupakan mineral yang dibutuhkan untuk material pendukung struktur / bangunan / peralatan

2. Peleburan (Smelting) : Mineral yang didapat tentunya memiliki kandungan lain selain mineral yang dibutuhkan, juga bentuknya yang tidak beraturan, untuk mengatasi hal tersebut dilakukanlah proses smelting pada material.

3. Pembentukan (Forming) : Setelah material dilebur, maka dapat dibentuk menjadi bentuk yang diinginkan.

4. Pengerjaan (Fabrication) : Produk jadi pun terbentuk.

5. Operasi & perawatan : Setelah selesai dibuat tentunya struktur dengan material tersebut dipakai dan tentuunya ada suatu masa struktur tersebut rusak.

6. Korosi : Karat (Crust) yang merupakan produk akibat korosi.

Gambar 1.1 SIklus Mineral

Catatan :

Pada setiap tahap pemrosesan material mentah dari alam menjadi produk jadi yang juga mengalami kerusakan yang secara langsung kembali kea lam diperlukan teknologi dan energy.

MATERIALS THROUGH CIVILIZATION

Artinya penggunaan material-material logam berdasarkan era / periode kehidupan manusia.

Half finished products :

1. Pelat (plate)

Gambar 1.2 Pelat

2. Lembaran (sheet)

Gambar 1.3. Pelat

3. Tube & Pipe

Gambar 1.4. Tube and pipe

4. Profil struktur

Gambar 1.5. Profil struktur

5. Kawat (wire) & kabel sling (wire rope)

Gambar 1.5. Kawat dan kabel sling

STANDAR DAN CODE

1. Material standards

2. Product standards

3. Design codes

4. Manufacturing codes

5. Inspection codes

6. Operation & maintenance

7. Codes

SAMPLE OF METALS MATERIAL STANDART

Browse all standards relating to:

Production of metals

Testing of metals

Non- ferrous metals

Iron and steel

Products of non- ferrous metals

Powder metallurgy

Equipment for the metallurgical industry

Key standards:

BS EN 10305-1:2010

Steel tubes for precision applications. Technical delivery conditions. Seamless cold drawn tubes

BS EN 1982:2008

Copper and copper alloys. Ingots and castings

BS EN 755-1:2008

Aluminium and aluminium alloys. Extruded rod/bar, tube and profiles. Technical conditions for inspection and delivery

BS EN 10277-1:2008

Bright steel products. Technical delivery conditions. General

BS EN 485-1:2008

Aluminium and aluminium alloys. Sheet, strip and plate. Technical conditions for inspection and delivery

BS 7371 -12:2008

Coatings on metal fasteners. Requirements for imperial fasteners

STANDAR DAN CODE:

· ASME, ANSI, API, ASTM, AISI, SAE

· JIS

· DIN

· AFNOR

· BS

· SII

BAGIAN 2: ENGINEERING MATERIAL

LOGAM DAN PADUAN

Jenis:

- Baja (steel): Baja karbon, Baja paduan

- Besi cor (Cast Iron)

- Aluminium & paduannya

- Tembaga & paduannya: brass, bronze

- Titanium & paduannya

- Superalloys: ni

-, Co

-, Fe

- Base

- Timah putih - Timah hitam & paduannya

SIFAT FISIK MATERIAL

• Titik cair

• Massa jenis

• Konduktivitas panas

• Konduktivitas listrik

• Koefisien muai

• d s t

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

SIFAT TEKNOLOGI

• Mampu cor (Castability)

• Mampu bentuk (Formability)

• Mampu las (Weldability)

• Mampu keras (Hardenability)

• Mampu mesin (Machinability)

PENGUJIAN MEKANIK

Uji tarik

Uji lentur

Uji geser

Uji tekan

Uji keras

Uji impact

Uji fatigue

Uji creep

Uji aus

Pengujian korosi

PENGUJIAN DAN PEMERIKSAAN

1. Pemeriksaan

- Pemeriksaan material

- Pemeriksaan komponen / peralatan

2. Tenik Pemeriksaan

- Merusak (destructive): metalografi

- Tidak merusak (non destructive): ndt / ndi:

a. visual

b. dye penetrant

c. ultrasonic

d. x-ray radiography

e. magnetic particle

f. eddy current

g. infra

h. red thermography

BAGIAN 3 : PENGUJIAN MEKANIK

Macam-macam pengujian mekanik :

1. Uji tarik (tension test)

2. Uji impak (impact test)

3. Uji lelah (fatigue test)

4. Uji kekerasan (hardness test)

5. Uji mulur (creep test)

6. Uji lentur (flexure tes7)

7. Uji tekuk (bend test)

A. Uji Tarik (Tension Test)

sifat mekanik yang diperoleh dari pengujian tarik adalah:

• kekuatan tarik(tensile strength)

• kekuatanluluh(yield strength)

• keuletan(ductility)

• ketangguhan(toughness)

• modulus elastisitas

A. UJI TARIK

Sample UjiTarik

• Lokasi pengambilan sample, bentuk, dan dimensi spesi menuji tarik harus mengikuti standar, misalnyaJIS, ASTM

• Dimensi utama dari sample uji tarik adalah:

Luas penampang melintang awal= Ao

Panjang uji awal (gauge length) = Lo

Gambar 3.1. Uji sample tarik menurut JIS

Gambar 3.2. Uji sample tarik menurut ASTM

Gambar 3.3. Uji sample tarik menurut JIS Z 2201

Gambar 3.4.Uji sample tarik menurut ASTM E-8

Gambar 3. 5. Uji sample kayu tarik menurut ASTM D 143

Beberapa Kesalahan pada Pembentukan Spesimen Pelat

Gambar 3.6.Beberapa Kesalahan pada Pembentukan Spesimen Pelat

Metoda Pengujian

• Spesimen uji tarik dijepit dikeduaujungnya dan ditarik dengan kecepatan konstan

• Akibat tarikan tersebut, specimen akan bertambah panjang dengan pertambahan panjang adalah∆L

• Akibat pertambahan panjang yang terjadi pada specimen, maka load cell akan mencaat reaksi berupa gaya tarik, P.

Dari kurva tegangan-regangan teknis dapat diketahui beberapa sifat material, antara lain:

Kekuatan tarik

Kekuatanluluh, σy,sering ditentukan dengan metoda offset

Keuletan material ditunjukkan oleh dua besaran yaitu : regangan pada titik patah, ef , atau

Reduksi penampang

Modulus elastisitas material, E, ditunjukkan pleh kemiringan kurva tegangan –regangan teknis di daerah elastis

E = tan α

Di Daerah Elastis

• Tegangan material sebanding dengan regangan yang terjadi

• HukumHooke

σ= E. E

Di Daerah Plastis

• Deformasi plastis terjadi bila tegangankerja melebihikekuatan luluh

σk > σ y

• Akibat deformasi plastis, pada material terjadiberubahan bentukyang permanen

• Material akan patah bila tegangan kerjamelampaui tegangan ultimate

σk > σu

Faktor Keamanan (Safety Factor)

Untuk Beban Statis

• Menghindari Deformasi Plastis

• Menghindari Kemungkinan Patah

Tegangan-Regangan Sebenarnya (True stress-strain)

Kurva tegangan-regangan sebenarnya sering didekati dengan menggunakanpersamaan

berikut:

σt = K εⁿ

dimana :

K = konstanta tegangan

n = exponen pengerasan-regangan

(strain hardening exponent)

Ketangguhan (Toughness)

• Ketangguhan material ditunjukkan oleh energi yang mampu diserap material sampai material patah

Gambar 3.6. Ketangguhan material

B. UJI IMPAK ( IMPACT TESTING)

• Pengujian impak dilakukan untuk mendapatkan data keuletan material atau ketangguhan daerah lasan

• Spesimen yang diberi takikan (notch) menerima beban tiba-tiba.

• Besarnya energi yang digunakan untuk mematahkan spesimen diukur

Gambar 3.7. Alat uji impak

• This produces a graph of impact toughness for the material as a function of temperature.

• An impact toughness versus temperature graph for a steel is shown in the image.

•It can be seen that at low temperatures the material is more brittle and impact toughness is low.

• At high temperatures the material is more ductile and impact toughness is higher.

• The transition temperature is the boundary between brittle and ductile behavior and this temperature is often an extremely important consideration in the selection of a material.

•Energi untuk mematahkan spesimen diukur berdasarkan pada perbedaan energi potensial dari bandul pemukul pada saat sebelum dan sesudah memukul spesimen

E=mg (a-b)

dimana:

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 bandulsesudah memukul spesime.

Uji Fatique

• 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)

• Pada mesin uji fatigue lentur putar, beban yang diterima oleh spesimen adalah tegangan normal bolak-balik murni dengan rasio tegangan R=1.

• Besarnya tegangan dan jumlah putaran, N, yang mampu diterima oleh spesimen dicatat sebagai data pengujian

• Bila pengujian fatigue dilakukan terhadap beberapa spesimen yang diberi tegangan berbeda-beda maka jumlah putaran yang mampu diterimaoleh setiap spesimen sampai patah akan berbeda pula.

• Pemetaan tegangan sebagai fungsi dari jumlah putaran akan diperoleh kurva S-N.

•Kurva S-N untuk material baja membentuk garis horisontal pada suatu beban tegangan tertentu

• Dibawah tegangan ini secara teoritisbaja tersebut mampu menerima beban fatigue untuk selamanya tanpa terjadi patah. Batas tegangan ini disebut batas fatigue (fatigue limit).

•Sedangkan material aluminium, tembaga, magnesium dan paduan tembaga memiliki kurva S-N yang terus menurun dengan naiknya jumlah putaran. Material jenis ini tidak memiliki batas fatigue.

•Sebagai penggantinya ditentukan suatu parameter yang disebut kekuatan fatigue (fatigue strength), yaitu besarnya tegangan yang mampu diterima oleh material untuk sejumlah putaran tertentu, misalnya 10°

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

• Ukuran komponen

• Konsentrasi tegangan, misalnya adanya takikan

• Kekasaran permukaan clan proses pengerjaan

• Tegangansisa

• 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