Klasifikasi Bahan Teknik

Materi tidak lain adalah materi yang digunakan untuk menciptakan sesuatu. Bahan rekayasa adalah bahan yang digunakan untuk aplikasi pekerjaan rekayasa. Berdasarkan sifat mekanik, fisik, kimia dan manufaktur, bahan dipilih sesuai dengan aplikasi.

Sifat mekanik bahan adalah kekuatan (tekan atau tarik), ketangguhan, kekakuan, elastisitas, plastisitas, daktilitas, kerapuhan dan kekerasan. Sifat fisik bahan adalah kepadatan, konduktivitas (termal atau listrik), akustik (transmisi atau penyerapan suara), optik, mudah terbakar. Sifat kimia bahan adalah komposisi (oksida atau senyawa), keasaman atau alkalinitas, korosi pelapukan.

Sifat manufaktur material adalah castability, machinability rating, kecepatan machining dan feed dan untuk tujuan dimensi bentuk dan ukuran.

Pemilihan bahan untuk aplikasi berfungsi yang diperlukan didasarkan pada beberapa faktor berikut:

1. Tekanan yang akan dialami benda kerja atau komponen.
2. Ketahanan korosi.
3. Suhu, ketahanan aus dan sobek.
4. Fleksibilitas dan kekakuan.
5. Kemudahan dalam proses pembuatannya.
6. Efektifitas biaya untuk pengembangan produk.
7. Ketersediaan materi.

Klasifikasi Bahan Teknik :

Tergantung pada sifat zat, bahan diklasifikasikan sebagai

1. Logam dan paduan pasir
2. Logam besi
3. Logam bukan besi
4. Nonlogam
5. Keramik
6. Polimer
7. Komposit
8. Semikonduktor
9. Biomaterial

1.LOGAM DAN PADUAN:

Bahan logam adalah kombinasi dari unsur-unsur logam.

Sifat yang paling menonjol dari logam adalah elektron tidak terlokalisasi yaitu dalam susunan atom elektron valensi terluar bukan milik atom individu melainkan milik seluruh sebagian besar materi. Elektron tidak terlokalisasi bebas membawa muatan untuk menghantarkan listrik. Karenanya mereka adalah konduktor yang baik untuk muatan listrik dan termal.

Logam memiliki penampilan berkilau. Pada suhu normal sebagian besar bahan berada dalam bentuk padat, tetapi beberapa logam seperti merkuri berada dalam bentuk cair.

Berdasarkan adanya kandungan besi logam diberi nama sebagai

1. Logam besi
2. Logam bukan besi

Logam besi:

Kandungan utama logam besi adalah besi dan karbon. Logam besi bersifat magnetis dan rentan terhadap karat saat terkena kelembaban. Besi tempa tidak akan berkarat karena kemurniannya dan baja tahan karat karena adanya kromium.

Misal:besi, baja, dll.

Karena sifat magnetiknya, logam besi digunakan dalam aplikasi motor dan listrik.

Logam Non Besi:

Zat besi bukanlah kandungan utama. Karena tidak adanya besi, logam-logam ini memiliki ketahanan yang tinggi terhadap karat dan korosi dan tidak bersifat magnetis.

Misalnya:tembaga, kuningan, aluminium, tungsten, timah, seng, emas, dll.

Paduan:

Paduan adalah kombinasi dari dua atau lebih logam. Dinamakan berdasarkan karakter ikatan logam. Ini adalah paduan logam besi dua jenis dan paduan logam non besi. Besi tuang adalah paduan yang terbuat dari besi, karbon dan silikon. Kuningan adalah paduan tembaga dan seng.

Aplikasi:

1. Karena ketangguhan dan kemampuannya untuk mensterilkan pada suhu tinggi, logam digunakan sebagai jarum, pisau bedah.
2. Karena kekuatan dan kemampuannya menahan beban berat, logam seperti besi dan baja digunakan dalam konstruksi.
3. Logam seperti emas, perak, platinum, dll digunakan dalam perhiasan.
4. Logam digunakan pada mesin dan mobil karena dapat menahan suhu, tekanan, dan beban kerja yang tinggi.
5. Aluminium dan titanium memainkan peran penting dalam kategori ringan untuk paduan pesawat terbang.
6. Tungsten digunakan dalam aplikasi suhu tinggi.

2. KERAMIK:

Partikel atau serat yang digunakan dalam pembuatan produk keramik. Keramik memiliki struktur atom dan struktur kristal yang teratur. Keramik terutama oksida, nitrida dan karbida. Mereka adalah bahan non-konduktor, karena sifat isolasinya, mereka digunakan sebagai isolator. Mereka sangat keras dan rapuh di alam.

Misalnya:alumina, silika, silikon karbida, berlian, batu bata, dll.

Aplikasi:

1. Karena kuat tekannya batu bata digunakan dalam konstruksi
2. Karena insulasi termal yang baik, ubin keramik digunakan dalam oven.
3. Beberapa keramik transparan terhadap radar dan gelombang elektromagnetik lainnya digunakan dalam radom dan pemancar.
4. Keramik kaca memiliki kemampuan suhu tinggi sehingga digunakan dalam peralatan optik dan insulasi serat.
5. Alumina, silika, silikon karbida digunakan dalam pembuatan alat.
6. Berlian digunakan dalam aplikasi ornamen dan alat pemotong.

3. POLIMER:

Polimer memiliki struktur molekul rantai karbon sebagai atom tulang punggung. Mereka terutama terdiri dari bahan organik yang keras. Mereka adalah bahan kepadatan rendah dan juga fleksibel. Dalam beberapa kasus, polimer tidak fleksibel.

Polimer tidak hanya digunakan sebagai bahan struktural, tetapi juga dapat digunakan sebagai serat dan resin dalam matriks bahan komposit.

Misalnya :poliester sebagai serat, fenolat dan epoksida sebagai resin.

Elastomer juga merupakan polimer tetapi dianggap terpisah karena desain spesifiknya untuk tujuan tertentu seperti penyerapan goncangan dan getaran.

Polimer alami :

Contoh :wol, sutra, DNA, selulosa, protein, dll.

Polimer sintetis:

1. Plastik termo
2. Plastik termoset

Misalnya:nilon, polietilen, poliester, Teflon, epoksi, Bakelite, dll.

Aplikasi:

1. Polietilen digunakan untuk membuat tas jinjing.
2. Polypropylene digunakan untuk membuat produk tahan suhu tinggi seperti botol susu.
3. Polyether ether ketone dan polyethylene ketone digunakan dalam konsep botol air mineral.
4. Poli karbonat digunakan untuk membuat polimer berperforma tinggi seperti polimer transparan
5. Polianilin adalah polimer konduktor.
6. Bakelite digunakan untuk membuat bahan isolasi.

4. KOMPOSIT:

Material komposit adalah komposisi dari dua atau lebih material penyusun yang memiliki sifat fisik dan kimia yang berbeda untuk menghasilkan material dengan karakteristik yang berbeda.

Bahan komposit dapat berupa logam atau logam dan keramik atau logam dan polimer, tergantung pada persyaratan aplikasi kombinasi yang dibuat.

Contoh :kayu, beton, fiber glass, CFRP (plastik yang diperkuat serat karbon), GFRP (plastik yang diperkuat serat kaca), dll.

Aplikasi:

1. CFRP dan GFRP digunakan untuk bagian bodi otomotif.
2. Komposit CRPF dan sarang lebah digunakan untuk sasis.
3. Beberapa tangki bahan bakar terbuat dari serat yang diperkuat Kevlar.
4. Termos yang diperkuat digunakan dalam sistem pegas dan bumper.
5. Plastik yang diperkuat dengan fiberglass telah digunakan untuk lambung kapal, pancing, raket tenis, helm, busur dan anak panah.

5. SEMIKONDUKTOR:

Semikonduktor adalah bahan konduktor perantara. Konduktivitasnya tidak setinggi logam sejenis dan rendah seperti bahan keramik penyekat. Dalam bahan-bahan ini, resistensi menurun dengan meningkatnya suhu.

Struktur atom yang unik memungkinkan untuk mengontrol konduktivitas.

Contoh :silikon, germanium, galium arsenida, selenium, dll.

Aplikasi:

1. Gallium arsenide banyak digunakan pada perangkat dengan noise rendah, penguatan tinggi, dan penguatan sinyal lemah.
2. Perangkat semi konduktor dapat menjalankan fungsi tabung vakum yang volumenya ratusan kali lipat.

6. BAHAN BIO:

Bahan bio adalah bahan yang tidak dapat hidup. Misalnya:alumina, zirkonia, titanium, tantalum, niobium, karbon, dll.

Aplikasi:

1. Logam digunakan dalam pengobatan untuk menyembuhkan penyakit defisiensi mikronutrien pada manusia dan hewan, seperti besi adalah bagian dari hemoglobin dan biomolekul yang dapat digunakan sebagai besi sulfat untuk menyembuhkan beberapa bentuk anemia.
2. Implan dalam tubuh untuk memperbaiki atau mengganti jaringan yang rusak.

CATATAN:

Dalam bahan komposit namanya sendiri menunjukkan sebagai komposit=> komposisi, itu adalah komposisi dari dua atau lebih bahan.

Dalam semikonduktor, namanya sendiri menunjukkan semi (setengah) dan konduktor (penghantar)

Perbedaan antara paduan dan komposit adalah bahwa komposit adalah penguat dari bahan lain. Sedangkan paduan adalah kombinasi (campuran) dari keduanya atau sejumlah bahan yang dibutuhkan dalam jumlah yang dibutuhkan sesuai dengan produk yang dibutuhkan.

Semikonduktor dan bahan bio adalah pengganti logam, keramik, dan polimer di tempat yang dibutuhkan.