BAB I PENDAHULUAN

Teknik Mekanika dan Bahan adalah salah satu mata kuliah wajib di Jurusan Teknik Kelautan. Tak hanya di Jurusan Teknik Kelautan, namun lebih tepatnya adalah mata kuliah wajib di bidang keteknikan.Mata kuliah ini memberikan pengetahuan tentang dasar-dasar mekanika bahan. Mekanika bahan adalah ilmu yang mempelajari kaidah fisika tentang perilaku-perilaku suatu bahan apabila dibebani, terutama yang berkaitan dengan masalah gaya-gaya dalam yang terjadi pada bahan tersebut beserta segala turunannya.Mekanika bahan ini berhubungan erat dengan tegangan dan regangan. Hal ini dikarenakan tegangan dan regangan adalah hal penting dalam peninjauan, baik peninjauan kekuatan maupun peninjauan kekakuan. Kedua hal tersebut merupakan hal pokok yang tidak dapat dipisahkan dari bekerjanya suatu beban terhadap suatu bahan.Dengan ilmu mekanika bahan, akan didapatkan sifat-sifat mekanik bahan. Sifat mekanik bahan beragam sesuai dengan jenis bahannya. Untuk mendapatkan data sifat-sifat mekanik suatu bahan, diperlukan adanya beberapa pengujian.

BAB II PEMBAHASAN

1. Jenis-jenis Bahana) LogamLogamadalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat, keras, penghantar listrik dan panas, mengkilap dan umumnya mempunyal titik cair tinggi. Logam dan paduannya adalah salah satu matrial teknik yang porsinya paling banyak diperlukan dalam kegunaan Teknik. Jika diperhatikan komponen mesin, maka sebagian besar sekitar 80% dan bahkan lebih terbuat dari logam.Logam dapat dibagi dalam beberapa golongan, sebagai berikut:1. logam berat: besi, nikel;krom, tembaga, timah putih, timah hitam, seng.2. logam ringan: aluminium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium, barium.3. logam mulia: emas, perak, platina (platinium.)4. logam refraktori (logam tahan api) : wolfram, molibdenum, titanium, zirkonium.5. logam radio aktif: uranium, radium.Material Logam dikelompokan menjadi dua yaitu:1. Logam Besi (ferrous)Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur.2. Logam Non Besi (Non Ferrous)Logam non besi merupakan semua unsur logam yang komposisi utamanya bukan besi. Logam non besi juga sering digunakan walaupun pada umumnya jarang sekali di industri. Itu karena Logam besi lebih banyak dipakai semua industri.

Baja adalah salah satu paduan dari logam besi, termasuk golongan Ferrous. Paduan logam merupakan pencampuran dari dua jenis logam atau lebih untuk mendapatkan sifat fisik, mekanik, listrik dan visual yang lebih baik. Baja paduan adalah baja paduan dengan berbagai elemen dalam jumlah total antara 1,0% dan 50% berat untuk meningkatkan sifat mekanik.

b) PolimerPolimer adalah rantai berulang dari atom yang panjang dan terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer.Polimer dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu:1. Polimer Alam yang terjadi secara alami seperti karet alam, karbohidrat, protein, selulosa, dan wol2. Polimer Semi Sintetik yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia seperti serat rayon dan selulosa nitrat3. Polimer Sintesis, yaitu polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer-monomer polimer, seperti formaldehida.Saat ini polimer banyak digunakan sebagai bahan subtitusi logam karena sifatnya yang ringan, tahan akan korosi dan kimia dan murah, khusunya untuk aplikasi pada temperature murah. Hal lain yang menjadi pertimbangan adalah polimer mempunyai daya hantar listrik dan panas yang rendah, kemampuan meredam kebisingan, warna dan tingkat transparan yang bervariasi, serta kesesuaian desain dan manufaktur.

c) KeramikKeramik mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat. Tidak semua keramik berasal dari tanah liat. Bahan baku keramik yang umum dipakai adalah felspard, ball clay, kwarsa, kaolin, dan air. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan geologi dimana bahan diperoleh.

Keramik mempunyai sifat rapuh, keras, dan kaku. Keramik secara umum mempunyai kekuatan tekan lebih baik dibanding kekuatan tariknya. Sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh. Namun ini tidak berlaku pada keramik engineering seperti keramik oksida yang mampu tahan sampai dengan suhu 2000 C dan memiliki kekuatan tekan tinggi.

d) KompositKomposit adalah suatu jenis bahan hasilrekayasayang terdiri dari dua atau lebih bahan, dimana sifat masing-masing bahan berbeda satu sama lain, baik itu sifat kimiamaupunfisikanyadan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut.Komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya berat yang lebih ringan, kekuatan yang lebih tinggi, tahankorosidan memiliki biaya perakitan yang lebih murah.Pada umumnya bahan material komposit terdiri dari dua bahan utama, yaitu:1. Serat (fiber)oSebagai unsur utama pada kompositoMenentukan karakteristik bahan komposit, seperti kekuatan, kekauan, daan sifat mekanik lainnya.oMenahan sebagian besar gaya yang bekerja pada material komposit.oBahan yang dipilih harus kuat dan getas, seperti carbon, glass, boron, dll.2. Matrik ( resin )oMelindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik.oBahan yang dipilh bahan yang lunak.

2. Pengujian dan Evaluasi Bahana) Sifat Mekanik BahanSifat mekanik adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu material / komponen untuk menerima beban, gaya dan energi tanpa menimbulkan kerusakan pada material / komponen tersebut. Dalam prakteknya, pembebanan pada material terbagi dua yaitu beban statik dan beban dinamik.

Tegangan dan ReganganTegangan adalah gaya atau beban dari system eksternal yang terjadi pada benda kerja, gaya internal aka muncul dari dalam benda kerja baik searah ataupun berlawanan arah sebagai reaksi atas gaya eksternal tersebut.Teganganadalah gaya per satuan luas pada benda kerja, dimana gaya yang dimaksud disini adalah gayagaya dalam, yaitu gaya yang terjadi didalam suatu bahan akibat perlawanan bahan untuk mengimbangi gayagaya luar. Umumnya gaya dalam yang bekerja pada luas yang kecil tak berhingga pada sebuah potongan, akan terdiri dari bermacammacam besaran dan arah.Regangan adalah gaya yang diberikan pada suatu benda dengan memberikan tegangan tarik sehingga benda tersebut juga mengalami perubahan bentuk.Tegangan dan regangan dapat dirumuskan dengan:Tegangan (Stress): = F/Adimana:F: gaya tarikanA: luas penampangRegangan (Strain): = L/Ldimana:L: pertambahan panjangL: panjang awal DeformasiDeformasi adalah perubahan bentuk, posisi, dan dimensi dari suatu benda. Deformasi dapat terjadi jika suatu benda ataumateridikenai gaya (Force). Deformasi dibagi menjadi dua jenis yaitu deformasi elastis dan deformasi plastis.Deformasi elastis adalah perubahan bentuk yang disebabkan oleh pemberian beban, dimana apabila beban dihilangkan maka bentuk da ukuran akan kembali ke bentuk semula atau deformasi yang terjadi akan hilang.Deformasi plastis adalah perubahan bentuk yang merupakan kelanjutan dari deformasi elastis yang bersifat permanen meskipun beban dihilangkan.

Keuletan dan KetangguhanKeuletan (ductility) adalah suatu sifat yang menggambarkan kemampuan logam menahan deformasi hingga terjadinya perpatahan. sifat ini harus dimiliki oleh bahan yang akan dibentuk melalui proses rolling, bending, stretching, drawing, hammering dan cutting.Keuletan menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahan putus atau gagal pada uji tarik. Keuletan bisa dibayangkan kebel dengan aplikasi kekuatan tarik. Material ductile ini harus kuat dan lentur. Keuletan biasanya diukur dengan suatu periode tertentu dengan presentase keregangan.Bahan disebut lentur(ductile)bila regangan plastis yang terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu bahan disebut getas(brittle). Sifat ini biasanya digunakan dalam bidang teknik. Bahan yang memiliki sifat ini antara lain besi lunak, tembaga, aluminium, nikel, dll.Elongasi adalah penambahan panjang yang diukur dalam %, mengukur penambahan panjang setelah terjadi perpatahn terhadap panjang awalnya. presentase perpanjangan ini adalah salah satu metode pengukuran keuletan bahan.Ketangguhan (toughness) adalah kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Juga dapat dikatakan sebagai ukuran banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu benda kerja, pada suatu kondisi tertentu. Sifat ini dipengaruhi oleh banyak faktor, sehingga sifat ini sulit diukur.

Kekuatan dan KekerasanKekuatan (strength) adalah kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam, tergantung pada jenis beban yang bekerja atau mengenainya. Contoh kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.Kekerasan (hardness) adalah kemampuan suatu bahan untuk tahan terhadap penggoresan, pengikisan (abrasi), identasi atau penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance). Kekerasan juga mempunya korelasi dengan kekuatan.

Modulus Elastisitas YoungModulus Young adalah deskripsi matematis dari kecenderungan suatu benda untuk berdeformasi secara elastis ketika suatu gaya dikenakan terhadap benda tersebut.Hubungan antara stress dan strain dirumuskan dengan:E = / Dan dapat digambarkan dengan diagram:

Hukum hooke menyatakan bahwa ketika benda kerja pada suatu bahan yang elastis maka tegangan akan seimbang dengan regangan. DImana E adalah konstanta maka dapat dikatakan modulus young, dan satuan yang digunakan adalah kg/cm3 atau N/mm2.

Kekuatan LuluhKekuatan luluh (Yield Strength) yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis.

Tegangan Tarik MaksimumTegangan Tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength) adalah kemampuan maksimum bahan dalam menahan beban.

b) Pengujian BahanMaterial dilakukan pengujian dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Ada tiga jenis uji coba yang paling umum dilakukan, yaitu uji tekan (compression test), uji tarik(tensile test), dan uji kekerasan (hardness test).

Uji TekanPengujian Tekan adalah suatu pengujian untuk mengetahui sifat mekanik suatu bahan saat pembebanan tekan secara aksial. Uji Tekan akan memberikan informasi mengenai seberapa besar pengukuran yang akan diuji terhadap bahan sehingga standarisasi yang diinginkan dapat tercapai dengan sempurna.

Uji TarikUji tarik mungkin adalah cara pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mengalami standarisasi di seluruh dunia,Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimanabahan tersebut bereaksi terhadaptenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang.Bila kita terus menarik suatu bahan (dalam hal ini suatu logam) sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap yang seperti kura di bawah. Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang. Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan tersebut.

Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebutUltimate Tensile Strengthdisingkat denganUTS,dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.Nantinya, data yang didapatkan dari uji tarik dapat dilihat seperti kurva di bawah ini.

Uji KekerasanDalam bidang keteknikan, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode, yaitu :1. Brinnel (HB / BHN)2. Rockwell (HR / RHN)3. Vikers (HV / VHN)4. Micro Hardness (Namun jarang sekali dipakai-red)

Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (speciment).

Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap intan berbentuk piramida dengan sudut puncak 136 Derajat yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

Sedangkan pengujian kekerasan dengan metode Mikrohardness test sering disebut denganknoop hardnesstesting. Pengujian merupakan pengujian yang cocok untuk pengujian material yang nilai kekerasannya rendah. Knoop biasanya digunakan untuk mengukur material yang getas seperti keramik.

3. Diagram Fasa Sebagai Dasar MetalurgiDiagram faseadalah sejenisgrafikyang digunakan untuk menunjukkan kondisikesetimbanganantarafase-faseyang berbeda dari suatu zat yang sama.

Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal. Diagram fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau sempadan fase antara tiga fasepadat,cair, dangas.

Diagram fase juga berbentuk tiga dimensi (3D) yang menunjukkan tiga kuantitas termodinamika. Misalnya, pada sebuah komponen tunggal, koordinat 3D Cartesius dapat menunjukkan temperatur (T), tekanan (P), dan volume jenis (v). sehingga nantinya greafik tersebut berupa grafik P-V-T yang akan ditunjukkan sebagai fase padat, cair, gas.

4. Penggunaan Bahan dalam Kehidupan Sehari-hariPenggunaan material tentunya untuk memudahkan kehidupan manusia, mulai dari alat rumah tangga, alat pertanian, transportasi, persenjataan dsb.Bahan logam sangat banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri, terutama untuk mesin dan perkakas.

Penggunaan bahan plastik saat ini sangat luas. Mulai dari alat rumah tangga, interior mobil, bahkan beberapa konstruksi mesin menggunakan bahan plastik.

Bahan jenis keramik juga mulai banyak digunakan sebagai batu tahan api, kaca, bahkan roket dan pesawat luar angkasa sangat memerukan keramik.

Bahan komposit dengan sifatnya yang ringan, kuat, dan non magnetik sangat berguna dalam pembuatan badan pesawat terbang.

BAB III PENUTUP

Pada pembahasan di atas dapat diketahui betapa pentingnya mempelajari dasar-dasar ilmu bahan dalam dunia teknik. Dengan mempelajari ilmu bahan, maka kita akan mengerti sifat-sifat mekanik bahan yang dapat dilihat dari hasil pengujian bahan.1