Karakteristik dan Sifat Mekanik Material Teknik (Material Engineering Mechanical Properties)

Karakteristik dan Sifat Mekanik Material Teknik

Kemampuan untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan material sangat penting dalam industri manufaktur, guna memastikan pemilihan jenis material yang terbaik untuk desain dengan pertimbangan  berbagai faktor.

Dalam perancangan maupun proses manufaktur suatu produk pada aplikasi teknik, guna menjamin kualitas dan faktor keamanan suatu produk perlunya memahami karakteristik dan sifat mekanik material dalam perancangan dan perencanaan.

Sifat mekanik suatu material adalah sifat yang mempengaruhi kekuatan mekanik dan kemampuan suatu material ketika diberikan perlakuan mekanis pada material tersebut. Beberapa sifat mekanik suatu material yaitu :

1. Strength (Kekuatan)

Strength adalah kemampuan material untuk menahan beban sebelum terjadi deformasi atau kerusakan material ketika diberikan beban eksternal (fracture). Pada proses pemilihan material dan beberapa aplikasi tertentu, material yang dipilih harus memiliki kekuatan mekanik (Strength) yang baik agar dapat bekerja pada kekuatan mekanik atau beban kerja yang diberikan.

2. Toughness (Ketangguhan)

Toughness adalah kemampuan material untuk menyerap energi dan mendapatkan defromasi plastis tanpa terjadi cacat (fracture). Besarnya toughnes ditentukan oleh jumlah energi per satuan volume (Joule/m3). Nilai ketangguhan suatu material dapat ditentukan oleh karakteristik tegangan-regangan material tersebut. Untuk memiliki sifat ketangguhan yang baik, material harus memiliki kekuatan dan keuletan yang baik.

Misalnya material yang getas, memiliki kekuatan yang baik namun memiliki keuletan yang buruk sehingga tidak cukup tangguh. Begitu pula, material yang memiliki keuletan yang baik tetapi memiliki kekuatan yang buruk juga menyebabkan material tidak cukup tangguh. Oleh karena itu, agar memiliki sifat tangguh (Toughness), material harus mampu menahan tekanan dan regangan yang tinggi.

3. Hardness (Kekerasan)

Hardness (Kekerasan) adalah kemampuan material untuk melawan perubahan bentuk secara permanen karena tekanan eksternal yag terjadi. Terdapat berbagai jenis nilai kekerasan yaitu, Scratch Hardness, Indentation Hardness dan Rebound Hardness.

4. Hardenability (Kemampuan Pengerasan)

Hardenability adalah kemampuan material untuk mengalami pengerasan dengan proses perlakuan panas. Tingkat Hardenability suatu material berbanding terbalik dengan kemampuan pengelasan (Weldability) suatu material.

5. Brittleness (Kerapuhan/Getas)

Brittleness atau Kerapuhan menunjukkan seberapa mudah suatu material mengalami retak ketika diberikan gaya atau beban. Ketika material yang rapuh mengalami tegangan, sangat sedikit energi yang dapat diterima dan akan mengalami patahan tanpa terjadi tegangan yang berarti.

Brittleness atau Kerapuhan adalah kebalikan dari sifat ulet pada material. Kerapuhan material umumnya bergantung pada kondisi suhu. Contohnya pada beberapa jenis logam yang bersifat ulet pada suhu normal menjadi getas atau rapuh pada suhu yang rendah.

6. Malleability (Sifat lunak)

Malleability adalah sifat material padat yang menunjukkan seberapa mudah suatu material mengalami perubahan bentuk ketika diberi tekanan. Sifat mekanis Malleability merupakan sifat plastisitas material. Kelenturan atau Malleability suatu material bergantung pada kondisi suhu. Pada suhu yang tinggi, kelenturan material cenderung meningkat.

Malleability sering digunakan sebagai parameter sifat material pada proses metal forming yang dibentuk dalam bentuk lembaran.

7. Ductility (Keuletan)

Ductility adalah sifat material padat yang menunjukkan seberapa mudah suatu material mengalami deformasi ketika diberi tegangan tarik. Sifat Ductility pada material merupakan salah satu aspek plastisitas material yang dipengaruhi oleh kondisi suhu.

8. Creep dan Slip

Creep adalah sifat material yang menunjukkan kecenderungan untuk bergerak lambat dan mengalami berubah bentuk secara permanen ketika diberi tekanan mekanis dari luar. Creep akan terjadi lebih parah pada material yang mengalami pemanasan dalam waktu lama. Slip adalah bidang dengan kerapatan atom yang tinggi.

9. Resilience

Resilience adalah kemampuan material untuk menyerap energi ketika mengalami deformasi elastis dengan memberikan tegangan kemudian melepaskan energi ketika tegangan dihilangkan.

Resilience atau ketahanan suatu material dinyatakan sebagai energi maksimum yang dapat diserap tanpa terjadi deformasi plastis atau permanen. Modulus Resilience dinyatakan sebagai energi maksimum yang mampu diserap oleh material per satuan volume tanpa terjadi deformasi plastis. Hal tersebut dapat ditentukan dengan mengintegrasikan kurva tegangan-regangan dari nol hingga batas elastisitas dengan satuannya adalah joule/m3.

10. Fatigue (Kelelahan)

Fatigue adalah melemahnya material yang terjadi karena material menerima beban yang berulang secara terus menerus.

Ketika suatu material mengalami pembebanan cyclic (siklus) dangan beban yang diterima lebih besar dari batas ijin tertentu tetapi masih berada di bawah kekuatan material (batas kekuatan tarik ultimate atau batas tegangan luluh), yang menyebabkan terjadinya retakan mikroskopis yang mulai terbentuk pada batas butir dan antarmuka hingga retakan tersebut mencapai titik kritis. Retakan tersebut merambat secara tiba-tiba dan strukturnya menjadi retak.

Bentuk struktur sangat mempengaruhi fatigue atau kelelahan pada material. Lubang-lubang persegi dan sudut-sudut tajam dapat menghasilkan tekanan yang tinggi dan menyebabkan retakan kelelahan (fatigue crack).

https://www.the-warren.org/

https://www.electrical4u.com/

https://www.freelancer.com/

Share :