JURUSAN TEKNIK KELAUTANFTK-ITSFTK-ITS
CHAPTER 2:CHAPTER2:Properti MaterialPropertiMaterial
Materials PropertiesMaterialsPropertiesDr WahyudiDr. Wahyudi
[email protected] TEKNIK KELAUTANJURUSAN TEKNIK KELAUTAN
FTK-ITS
PengetahuanPengetahuan propertiproperti materialmaterialgg p pp p
Pengetahuan pPengetahuan propertiroperti mmaterialaterial pentingpenting aplikasi
desain komponen
PengetahuanpPengetahuanpropertiroperti mmaterialaterial pentingpenting
desainkomponen
Proteksiterhadapmaterial(dari korosi,kerusakan,dll.)
1 Properti fisik
PropertiProperti MaterialMaterial1.Properti fisik
2.Propertimekanis
k3.Propertikimia
PPropertiroperti fisikfisik materialmaterial
Warna (color):
PPropertiroperti fisikfisikmaterialmaterial
Warna (color):panjanggelombangcahaya
Panasjenis(specificheat)Panas jenis (specific heat)
panasyangdibutuhkanuntukmenaikkantemperatursatucentigradedarisatugramsubstansi(J/kgK)
Densitas (density):
massapersatuanvolume,yangdiekspresikandalamsatuanp y g pkg/cm3
Konduktivitaspanas(thermalconductivity):
kecepatanpanasyangmengalirmelaluisuatumaterial(W/mK)
PPropertiroperti fisikfisik materialmaterial
Titik cair (melting point):
PPropertiroperti fisikfisikmaterialmaterial
Titikcair(meltingpoint):
suatutemperaturmaterialpadatmulaimencair
Konduktivitas listrik (electrical conductivity): Konduktivitaslistrik(electricalconductivity):
suatuukuranberapakuatsuatumaterialmenahanaliran arus listrik ( m)aliranaruslistrik( m)
Koefisienmuaipanas(coefficientofthermalexpansion):expansion):
derajadpemuaiandibagidenganperubahantemperatur (m/C)p ( / )
PPropertiroperti mekanismekanis materialmaterial
Kekuatan tarik (tensile strength):
PPropertiroperti mekanismekanismaterialmaterial
Kekuatantarik(tensilestrength):ukurangayayangdibutuhkanuntukmenarikmaterialsepertitali,kawat,ataurangkastruktursampaipadatitikdimana, , g p pmaterialtersebutputus
Duktilitas(ductility):suatuukuranseberapabesarstrainterjadipadamaterialsebelummengalamipecah
ll bili Malleability:sifatmaterialyangdapatdibentukatauditempaataudibentuktanpa pecahtanpapecah
PPropertiroperti mekanismekanis materialmaterial
Brittleness:
PPropertiroperti mekanismekanismaterialmaterial
Brittleness:
pecahnyaatauhancurnyamaterialketikamaterialmengalamiteganganataustress(ketikamaterialdikenaigaya)
Elastisitas(elasticity):sifatmaterialyangkembalikepadabentukawalnyasetelahtegangan(e.g.gayaeksternal)yangmembuatnyamengalamideformasidihilangkan
Pl ti it ( l ti it ) Plastisitas(plasticity):deformasimaterialyangdialamitidakkembalikebentukawalsetelah merespons terhadap gaya yang diterimasetelahmeresponsterhadapgayayangditerima
PPropertiroperti mekanismekanis materialmaterial
Toughness :
PPropertiroperti mekanismekanismaterialmaterial
Toughness :kemampuanmaterialuntukmenyerapenergidandeformasiplastistanpamengalamipecahp p g p
Kekerasan(hardness):sifatmaterialdalamkeadaanrigiddantahanterhadaptekanan,g p ,atautidakmudahtergores
Machinability:sifatmaterialyangdapatdibentukdengantempaan,penekanan,danpenggulungan
PPropertiroperti kimiakimia materialmaterial
Ketahanan terhadap korosi (corrosion resistance):
PPropertiroperti kimiakimiamaterialmaterial
Ketahananterhadapkorosi(corrosionresistance):
kemampuanmaterialuntuktahanterhadapkorosiyang disebabkan karena terekspos dalam suatuyangdisebabkankarenatereksposdalamsuatulingkungan
PropertiapasajayangdipunyaiPropertiapasajayangdipunyaioleh material teknik berikut:oleh material teknik berikut:olehmaterialteknikberikut:olehmaterialteknikberikut:
Material PropertiMaterial Properti
aluminium
karet
keramik
baja
tembaga
timah
nylon
Besicor
kayu
PropertiapasajayangdipunyaiPropertiapasajayangdipunyaioleh material teknik berikut:oleh material teknik berikut:
Material Properti
olehmaterialteknikberikut:olehmaterialteknikberikut:
Material Properti
aluminium ringan ;kekuatan
karet elastisitas ;insulasi
keramik resistivitaspanas
baja kekuatan
tembaga konduktivitas ;tahankorosi
timah densitastinggi;duktilitas
nylon kekuatan ;toughness
Besicor damping kapasitas
kayu insulasi ;ramahlingkungan
AplikasiapasajayangdipunyaiolehAplikasiapasajayangdipunyaiolehmaterial teknik berikut:material teknik berikut:materialteknikberikut:materialteknikberikut:
Material AplikasiMaterial Aplikasi
aluminium
karet
keramik
baja
tembaga
timah
nylon
Besicor
kayu
AplikasiapasajayangdipunyaiolehAplikasiapasajayangdipunyaiolehmaterial teknik berikut:material teknik berikut:materialteknikberikut:materialteknikberikut:
Material PropertiesMaterial Properties
aluminium kertas ;pesawatterbang;rangkacendela
karet ban; sekat/tutup;gasketp g
keramik tungku/oven;bata
baja pipa;
tembaga kabel;pipa
timah aki; proteksiradiasi; balas;peluru
nylon tali;pakaian
Besicor blokmesin;valv
kayu dek;furnitur
MaterialdengandensitasterbesarMaterialdengandensitasterbesargg
emas 19300kg/m3
uranium 19100kg/m3
timah 11340kg/m3
b j 7800 k / 3baja 7800kg/m3
Materialpalingkuatp g
Material Tensile Strength UTS (Ultimate TensileStrength)
carbon nanotubes 62000Mpa 48000kNm/kg(secarateoritisl300000MPa)
Seratkarbon 5650MPa 3200kNm/kg
Seratgelas 4700MPa 1340kNm/kg
Jaring labalaba 1000 MPa 900 kNm/kgJaringlabalaba 1000MPa 900kNm/kg
Bajahighstrength 1200MPa 154kNm/kg
MaterialkonduktorpalingbaikMaterialkonduktorpalingbaika e a o du o pa g baa e a o du o pa g ba
Material Konductivitas
Perak 63x1063x1066 S/m(1/ohm)S/m(1/ohm)/ ( / )/ ( / )
Tembaga 59.6x1059.6x1066 S/m(1/S/m(1/ohmohm))
Emas 45.2x1045.2x1066 S/m(1/S/m(1/ohmohm))
Aluminium 37.8x1037.8x1066 S/m(1/S/m(1/ohmohm))
MaterialinsulatorterbaikMaterialinsulatorterbaika e a su a o e baa e a su a o e ba
Material Specific resistance
l th l t hth l tpolyethylene terephthalate(PET(PET))
10102020 ohmohm
gelas 10101414 ohmohmgelas 10101414 ohmohm
karet 10101313 ohmohm
JURUSAN TEKNIK KELAUTANFTK ITSFTK-ITS
Sif t M k ik M t i lSifat MekanikMaterialM t i l P tiMaterials Properties
Dr WahyudiDr. [email protected]
JURUSAN TEKNIK KELAUTANJURUSAN TEKNIK KELAUTANFTK-ITS
Sifat Sifat MeMekanikkanik MaterialMaterial
Perhatian utama ditekankan kepada pengembangan dan Perhatianutamaditekankankepadapengembangandanperancanganmesindanstruktur.
Produkiniseringterkenagayadandeformasi,yangmenyebabkan tegangan dan regangan sehingga propertimenyebabkantegangandanregangan,sehinggapropertimaterialdalamkeadaanterkenagayadandeformasimenjadipertimbanganyangsangatpenting.
l k k k ( ) Propertimaterialketikaterkenastress(tegangan)danstrain(regangan)disebutsebagaisifatmekanik(mechanicalproperties).
Dengankatalain,sifatmekanikmaterialadalahpropertiyangmenentukankelakuanmaterialteknikdibawahgayayangdiberikan.
Material Material TeknikTeknik
Respons material terhadap gaya yang dikenakan p p g y y gtergantung pada jenis dan sifat ikatan dan susunan struktur atom, molekul atau ion. J i d f i d t i l t k Jenis deformasi dasar material yang terkena gaya:
1. Deformasi elastis (deformasi yang dapat kembali seketika)seketika)
2. Deformasi plastis (tak dapat kembali)3. Deformasi viscous (deformasi yang tergantung waktu)
DeformaDeformasi si ElastiElastiss
1. Mulamula 2. Dikenai beban 3. Tanpa beban1.Mula mula 2.Dikenaibeban 3.Tanpabeban
ikatan
merenggangmerenggang
kembalikeBentuk mulamula
F
Bentukmula mula
F F Elastislinear
l i li
Kembalikebentuksemulasetelahbebandihilangkan
Elastisberartireversible! Elastisnonlinear
Deformasi Deformasi PlastisPlastis1.Mulamula 2.Dikenaibeban 3.Tanpabeban
kIkatanmerenggang&terjadipergeseran
Bidangtetapbergeser
pergeseranbidang
g
elastis +plastis plastis
FF
F
TakdapatkembalikebentukawalketikaElastis
Plastis berartipermanen! Elastislinier
plastis elastisbebanyangmengenaidihilangkan
Elastislinier
Deformasi ViskousDeformasi Viskous
Viscous DeformationViscous Deformation
Deformasi plastis dalam material padat nonkristalin (juga liquid) Deformasi plastis dalammaterialpadatnon kristalin(jugaliquid)terjadiolehmekanismealiranviskous.Biasanyadihubungkandenganfluida.Tetapimaterialpadatmungkinmempunyaik l k i fl id di b h k d i ikelakuansepertifluidadibawahtekanandantemperaturtinggi.
Materialviskousterdeformasiterusmenerusdalamkondisimenerima stress.menerimastress.
Deformasiadalahtergantungwaktu.
Deformasi MaterialDeformasi MaterialBerdasarkanjenis/sifatdeformasi,idealisasimaterialdapatdibuat,seperti:
1. Material elastis1. Materialelastis
2. Materialplastis
3. MaterialElastoplastis
4 Material viskoelastisspecimenextensometer
4. Materialviskoelastis
Material ElastisMaterial ElastisReturn to the their original shape when the g papplied load is removed.
P
Unloading
Loading
Material PlastisMaterial Plastis
No deformation is observed up to a certain limitNo deformation is observed up to a certain limit. Once the load passes this limit, permanent deformartions are observed.
P
Limit
UnloadingLoading
Plastic deformation
Material ElastoplastisMaterial Elastoplastis
U li i h l i i Wi hi hi li i ifUptoalimitshowselasticproperties.Withinthislimitiftheloadisremoved,returnstoitsoriginalshape.Iftheload passes the limit plastic deformations are observedloadpassesthelimit,plasticdeformationsareobserved.
P
Elastic Limit
Plastic
deformationElastic
deformation
Material ViskoelastisMaterial Viskoelastis
Deformations are time-dependentDeformations are time dependent.
P FastFast Loading-Unloading
SlowLoading-Unloading
g g
Thephysicalpropertiesofsomesubstancesdependonp y p p pthecrystallographicdirectioninwhichthemeasurementsaretaken.
l h l d l h l l Forexample,theelasticmodulus,theelectricalconductivity,andindexofrefractionmayhavedifferentvalues in the [100] and [111] directions.valuesinthe[100]and[111]directions.
Thisdirectionalityofpropertiesistermedasanisotropy,anditisassociatedwiththevarianceofatomicorionicspacingwithcrystallographicdirection.
Substancesinwhichthemeasuredpropertiesareindependent of the dire tion of meas rement areindependentofthedirectionofmeasurementarecalledisotropic.
Modulus elastisiti
Deformasi pada material isotropis dan anisotropisanisotropis
Isotropicmaterialshavethesamemechanicalpropertiesinalldirections.
Anisotropicmaterialsshowdifferentbehaviorindifferentdirectionsdirections.
Isotropic Materials 1
1= 2
(METALS)
2
Anisotropic M t i l
1 1 2
Materials (WOOD)
1
2