Sifat mekanik bahan adalah atribut intensif dari beberapa bahan, artinya itu adalah karakteristik fisik yang tidak tergantung pada kuantitas bahan. Karakteristik kuantitatif ini dapat digunakan sebagai ukuran untuk membandingkan keunggulan berbagai bahan, membantu dalam pemilihan bahan.
Karakteristik, seperti suhu, mungkin merupakan fungsi dari satu atau lebih variabel independen atau bisa juga konstanta. Anisotropi adalah istilah untuk kecenderungan kualitas bahan untuk berfluktuasi sampai batas tertentu tergantung pada arah bahan di mana mereka diukur. Ketika digunakan dalam rentang operasi tertentu, kualitas bahan yang berhubungan dengan berbagai proses fisik sering berperilaku linier (atau kira-kira begitu). Persamaan konstitutif diferensial yang digunakan untuk menggambarkan properti dapat sangat disederhanakan dengan memodelkannya sebagai fungsi linier.
Peramalan kualitas sistem sering menggunakan persamaan yang mendefinisikan sifat material penting. Memanfaatkan prosedur pengujian yang ditetapkan, atribut diukur. Banyak dari teknik ini telah ditulis dan dipublikasikan secara online oleh komunitas pengguna masing-masing; lihat ASTM Internasional.
Pada artikel ini, kita akan melihat berbagai jenis sifat mekanik material
Desainer produk dapat menggunakan informasi dari deskripsi beberapa kualitas mekanis dan fisik yang khas untuk membantu mereka memilih bahan yang tepat untuk aplikasi tertentu. Berikut ini adalah jenis-jenis sifat mekanik material:
Jumlah panas yang melewati suatu bahan dapat ditentukan oleh konduktivitas termalnya. Ini dinyatakan sebagai satu derajat per satuan panjang, luas penampang, dan waktu. Bahan dengan konduktivitas termal yang tinggi dapat digunakan sebagai heat sink, sedangkan bahan dengan konduktivitas termal yang rendah dapat digunakan sebagai isolator.
Logam konduktivitas termal yang tinggi akan cocok untuk digunakan dalam sistem seperti penukar panas atau pendinginan. Meskipun material dengan konduktivitas termal rendah dapat digunakan dalam aplikasi bersuhu tinggi, komponen bersuhu tinggi sering kali membutuhkan material dengan konduktivitas termal tinggi, oleh karena itu memahami lingkungan sangatlah penting.
Mirip dengan konduktivitas termal, konduktivitas listrik mengukur jumlah listrik yang melewati material dengan penampang dan panjang yang diketahui.
Kapasitas material untuk menahan serangan kimia atau elektrokimia alami oleh udara, kelembaban, atau elemen lain disebut sebagai ketahanan korosi. Ada banyak jenis korosi, termasuk inter-granular, parting, galvanic response, dan pitting (banyak di antaranya akan dibahas dalam edisi buletin lainnya).
Berdasarkan ekstrapolasi linier penetrasi yang terjadi selama pengujian atau layanan tertentu, ketahanan korosi dapat didefinisikan sebagai kedalaman terbesar dalam mil dimana korosi dapat menembus dalam satu tahun. Sementara bahan-bahan tertentu mendapat manfaat dari penambahan pelapisan atau pelapis, yang lain secara alami tahan korosi. Banyak logam yang merupakan anggota keluarga yang tahan korosi masih rentan terhadap faktor lingkungan tertentu yang ada di lingkungan tempat mereka berfungsi.
Massa paduan per satuan volume disebut sebagai kerapatan, yang sering dinyatakan dalam pound per inci kubik, gram per sentimeter kubik, dll. Berat komponen dengan ukuran tertentu bergantung pada kerapatan paduan.
Dalam industri di mana bobot penting, seperti dirgantara atau industri otomotif, komponen ini sangat penting. Paduan yang kurang padat mungkin dicari oleh para insinyur yang menginginkan komponen yang lebih ringan, tetapi mereka juga harus memperhitungkan rasio kekuatan terhadap berat. Jika suatu zat dengan densitas yang lebih tinggi, seperti baja, menawarkan kekuatan yang lebih besar daripada zat dengan densitas yang lebih rendah, material tersebut dapat dipilih. Porsi yang lebih tipis dapat digunakan untuk mengganti kepadatan yang lebih tinggi dengan menggunakan lebih sedikit bahan.
Daktilitas material adalah kapasitasnya untuk meregangkan atau menekuk secara plastis tanpa putus dan untuk mempertahankan bentuk baru setelah beban dihilangkan. Bayangkan bisa meregangkan logam tertentu menjadi kawat.
Dalam uji tarik, daktilitas sering dihitung sebagai persentase perpanjangan, atau pengurangan luas penampang sampel sebelum kegagalan. Modulus Young, sering dikenal sebagai modulus elastisitas, adalah rasio tegangan/regangan penting yang digunakan dalam berbagai perhitungan desain dan dapat diperoleh dengan uji tarik. Bahan ulet cocok untuk proses pengerjaan logam lainnya, seperti penggulungan atau penarikan, karena kecenderungannya untuk menahan retak atau patah di bawah tekanan. Logam cenderung menjadi kurang ulet dengan beberapa perlakuan tambahan, seperti pengerjaan dingin.
Kemampuan logam untuk dibentuk tanpa putus disebut sebagai kelenturan, kualitas fisik. Bahan digulung atau ditekan menjadi lembaran yang lebih tipis menggunakan tekanan, juga dikenal sebagai tegangan tekan. Material dengan kelenturan tinggi dapat menahan tekanan yang lebih besar tanpa retak.
Ketika gaya distorsi dihilangkan, kemampuan material untuk mendapatkan kembali ukuran dan bentuk semula disebut sebagai sifat elastisnya. Bahan elastis akan kembali ke bentuk aslinya ketika tegangan dilepaskan, berbeda dengan bahan yang menunjukkan plastisitas (di mana perubahan bentuknya tidak dapat diubah).
Modulus Young, yang membedakan hubungan antara tegangan (gaya yang diberikan) dan regangan, sering digunakan untuk menilai kekakuan logam (deformasi yang dihasilkan). Semakin tinggi modulus, semakin kaku material karena tegangan yang lebih tinggi menyebabkan deformasi yang lebih kecil secara proporsional. Karet adalah bahan yang menunjukkan kekakuan rendah / Modulus rendah, sedangkan kaca adalah contoh bahan Modulus kaku / tinggi. Untuk aplikasi di mana kekakuan diperlukan di bawah beban, ini adalah masalah desain yang penting.
Kapasitas material untuk menahan goncangan ditentukan oleh ketahanan benturannya. Secara umum, efek tumbukan yang terjadi dengan cepat lebih besar daripada dampak gaya yang lebih kecil yang diterapkan secara bertahap.
Oleh karena itu, ketika aplikasi melibatkan bahaya benturan yang tinggi, ketahanan benturan harus diperhitungkan. Sementara beberapa logam dapat berfungsi dengan baik di bawah tekanan statis, beban dinamis atau tumbukan menyebabkannya gagal. Di laboratorium, uji Charpy, yang melibatkan pemukulan sampel dengan pendulum berbobot di sisi lain mesin takik V, sering digunakan untuk mengukur dampak.
Kapasitas material untuk menahan indentasi permanen disebut sebagai kekerasannya (yaitu deformasi plastis). Biasanya, kemampuan material untuk menahan keausan atau deformasi meningkat seiring dengan kekerasannya. Dengan demikian, istilah "kekerasan" juga dapat merujuk pada kekakuan permukaan lokal material atau ketahanannya terhadap pemotongan, goresan, atau abrasi.
Metode Brinell, Rockwell, dan Vicker untuk mengukur kekerasan mengukur area dan kedalaman depresi yang dibuat oleh bahan yang lebih keras, seperti bola baja, berlian, atau indentor lainnya.
Kebalikan dari elastisitas, plastisitas, mengacu pada kecenderungan material untuk mempertahankan bentuknya yang berubah ketika mengalami gaya pembentukan. Ini adalah properti yang memungkinkan untuk memanipulasi bahan menjadi bentuk baru yang permanen. Pada titik luluh, perilaku material berubah dari elastis menjadi plastis.
Di bawah beban berulang atau berfluktuasi (seperti pemuatan atau pembongkaran) dengan nilai maksimum lebih rendah dari kekuatan tarik material, kelelahan dapat mengakibatkan patah. Ada korelasi antara tegangan dan siklus menuju kegagalan, dengan tegangan yang lebih tinggi mempercepat waktu menuju kegagalan dan sebaliknya. Oleh karena itu, istilah "batas kelelahan" mengacu pada tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh logam (variabel) selama sejumlah siklus tertentu.
Ukuran umur kelelahan, di sisi lain, memperbaiki beban dan menghitung jumlah siklus beban yang dapat ditahan material sebelum gagal. Saat merancang komponen yang akan mengalami kondisi beban berulang, kekuatan lelah merupakan faktor penting yang harus diperhitungkan.
Dalam aplikasi seperti baut atau balok, di mana arah dan amplitudo tegangan sangat penting, kekuatan geser merupakan faktor. Ketika gaya arah menyebabkan tingkat granular dari struktur internal logam meluncur melawan dirinya sendiri, geser terjadi.
Kekuatan tarik, atau pamungkas, adalah salah satu ukuran paling populer untuk sifat logam. Jumlah beban yang dapat ditahan oleh segmen logam sebelum putus disebut sebagai kekuatan tarik. Melalui daerah deformasi elastis, logam akan memanjang selama pengujian laboratorium sebelum kembali ke bentuk aslinya.
Bentuknya tetap teregang bahkan setelah beban dihilangkan ketika mencapai titik deformasi permanen atau plastis (diukur sebagai Yield). Beban akhirnya menyebabkan logam patah pada titik tarik. Pengukuran ini membantu dalam membedakan antara bahan rapuh dan lebih ulet. Mega Pascal (MPa) atau pound per inci persegi adalah satuan yang digunakan untuk menyatakan kekuatan tarik atau kekuatan tarik tertinggi.
Kekuatan Luntur menggambarkan titik di mana material di bawah beban tidak akan lagi kembali ke posisi atau bentuk semula. Hal ini mirip dalam konsep dan pengukuran untuk Kekuatan Tarik. Deformasi plastis mengikuti deformasi elastis.
Untuk memahami keterbatasan integritas dimensi di bawah tekanan, perhitungan desain mencakup Yield Point. Mirip dengan kekuatan tarik, kekuatan luluh dinyatakan dalam pound per inci persegi atau Newton per milimeter persegi (MPa).
Ketangguhan, ditentukan oleh uji tumbukan Charpy dan sebanding dengan Ketahanan Dampak, mengukur kapasitas material untuk menahan benturan tanpa pecah pada suhu tertentu. Bahan dapat menjadi lebih rapuh pada suhu rendah karena ketahanan benturan sering kali lebih lemah selama waktu ini.
Di mana kemungkinan suhu rendah ada dalam aplikasi (seperti anjungan minyak lepas pantai, pipa minyak, dll.), atau di mana pemuatan seketika merupakan faktor, nilai Charpy sering diamanatkan dalam paduan besi (misalnya penahanan balistik dalam aplikasi militer atau pesawat terbang) .
Kapasitas suatu bahan untuk menahan dampak dari dua bahan yang bergesekan satu sama lain disebut sebagai ketahanan aus. Ini termasuk adhesi, abrasi, goresan, gouging, galling, dan bentuk robek lainnya.
Ketika bahan memiliki kekerasan yang bervariasi, logam yang lebih lunak mungkin menunjukkan konsekuensinya terlebih dahulu, dan keputusan desain dapat dibuat untuk mengatasi hal ini. Karena adanya bahan asing, bahkan penggulungan dapat mengakibatkan abrasi. Kuantitas massa yang hilang untuk sejumlah siklus abrasi tertentu pada beban tertentu dapat digunakan untuk mengukur ketahanan aus.
Berikut ini adalah beberapa sifat mekanik lain dari bahan:
Dalam setiap desain produksi, mempertimbangkan sifat mekanik material sangat penting. Seperti yang Anda dapat dari daftar di atas, ada banyak properti yang dapat diperoleh dari bahan. Namun, sifat yang paling umum diklasifikasikan sebagai sifat fisik, kimia dan mekanik.
Itu saja untuk artikel ini, di mana jenis umum dari sifat mekanik bahan sedang dibahas. Saya harap Anda mendapatkan banyak dari membaca, jika demikian, silakan berbagi dengan orang lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa!
Proses manufaktur
Roda gigi, bagian penting dari mesin, adalah perangkat mekanis yang memungkinkan perubahan torsi dan kecepatan mesin. Ada berbagai jenis roda gigi dengan persyaratan dan spesifikasi khusus, mulai dari bentuk sederhana hingga yang lebih kompleks. Seringkali, sejumlah roda gigi membentuk mesin yang k
Kekuatan merupakan faktor penting dalam penggunaan logam, misalnya, beberapa aplikasi memerlukan komponen aluminium yang lebih kuat, sementara beberapa produk memerlukan kekerasan baja yang tinggi atau kekuatan luluh baja, hal ini dapat menentukan pemilihan bahan permesinan CNC atau desain produk. D
Istilah bahan baku kadang-kadang digunakan untuk menggambarkan hanya bahan-bahan yang ditemukan di alam, tetapi pada kenyataannya, bahan baku industri adalah segala jenis bahan dasar yang digunakan oleh industri mana pun untuk menghasilkan suatu produk atau jasa. Ini adalah kategori yang sangat luas
Dalam pemotongan logam, akan ada bahan benda kerja yang berbeda, dan bahan yang berbeda memiliki karakteristik pembentukan dan pelepasan pemotongan yang berbeda. Bagaimana kita memahami karakteristik bahan yang berbeda? Bahan logam standar ISO dibagi menjadi 6 jenis kelompok yang berbeda, yang masin
