Sifat – Sifat Mekanik Bahan

Sifat – sifat dari bahan tersebut harus dikenali dengan baik agar dapat menggunakan dan memilih bahan untuk digunakan secara keteknikan dengan tepat. Sifat – sifat ini tentunya sangat banyak macamnya, karena sifat ini dapat ditinjau dari berbagai bidang keilmuan, misalnya ditinjau dari ilmu kimia, akan diperoleh sifat – sifat kimia, demikian juga bila ditinjau dari segi fisika, maka akan diperoleh pula sifat – sifat fisika dari suatu bahan tersebut, dan lain sebagainya.

Class	Property	Class	Property
Physical	Dimension, shape Density or specific gravity Porosity Moisture content Macrostructure Microstructure	Mechanical	Strength, tension, compression, shear and flezure (under static, impact or fatigue condition) Stiffness, Thoughness, Elasticity, Plasticity, Ductility, Brittleness, Hardness, Wear resistance
Chemical	Oxide or compound composition Acidity or alkalinity Resistance to corrosion or weathering	Thermal	Specific heat Expansion Conductivity
Physico-chemical	Water-absorptive or water-repellant action, Shrinkage and swell due to moisture changes	Electrical and magnetic optical	Conductivity Magnetic parmeability Galvanic action Colour Light transmission Light reflection
Acoustical	Sound transmission Sound reflection

Tabel Berbagai macam sifat bahan

Dapat dilihat pada tabel diatas yaitu berbagai macam sifat bahan secara teknik yang nantinya dapat dipertimbangkan dalam proses pemilihan bahan. Sifat – sifat tersebut dikelompokkan berdasarkan beberapa kelas peninjauan, seperti secara fisik, mekanik, kimua dan lain sebagainya. Tentunya tidak semua sifat tersebut diatas perlu dipertimbangkan dalam dasar pemilihan bahan untuk suatu keperluan tertentu. Bisa saja yang diperlukan dalam mempertimbangkan pemilihan suatu bahan dilihat dari sifat fisik dan mekaniknya saja, atau sifat kimia dan mekaniknya saja.

Dalam dunia keteknikan kita biasanya sifat yang mendominasi dan berperan penting dalam dasar pemilihan bahan yang akan digunakan adalah sifat mekanik. Sifat lain seperti sifat kimia, sifat thermal dan sifat fisik menjadi pendamping dari sifat mekaniknya. Seperti sifat kimia, misalnya dalam hal ini adalah korosi. Korosi merupakan masalah yang sangat serius dalam dunia teknik dan memerlukan suatu pembahasan tersendiri. Sifat fisik seperti density (berat jenis) misalnya, kadang – kadang juga perlu dipertimbangkan.

Sifat fisik lain seperti strukturmikro biasanya perlu dipelajari secara khusus, karena strukturmikro ini berkaitan erat dengan sifat – sifat lainnya. Seperti sifat mekanik, yaitu kekuatan dan keuletan, dan juga sifat kimia, seperti tahan korosi, dan lain sebagainya. Sifat lainnya seperti sifat thermal juga turut diperhitungkan. Misalkan saja untuk komponen yang nantinya akan terkena panas tertentu, tentu saja sifat thermal seperti panas jenis (specific heat), thermal conductivity, dan thermal expansion seringkali harus tetap diperhitungkan.

1.1 Sifat mekanik

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa sifat mekanik adalah salah satu sifat yang terpenting, karena sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban/gaya/energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut. Seringkali bila suatu bahan mempunya sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan.

Misalkan saja baja yang sering digunakan sebagai bahan dasar pemilihan bahan. Baja mempunyai sifat mekanik yang cukup baik, dimana baja memenuhi syarat untuk suatu pemakaian tetapi mempunyai sifat tahan terhadap korosi yang kurang baik. Untuk mengatasi hal itu seringkali dilakukan sifat yang kurang tahan terhadap korosi tersebut diperbaiki dengan cara pengecatan atau galvanising, dan cara lainnya. Jadi tidak harus mencari bahan lain seperti selain kuat juga harus tahan korosi, tetapi cukup mencari bahan yang syarat pada sifat mekaniknya sudah terpenuhi namun sifat kimianya kurang terpenuhi.

Berikut adalah beberapa sifat mekanik yang penting untuk diketahui :

• Kekuatan (strength), menyatakan 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), dapat didefenisikan sebagai 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.
• Kekenyalan (elasticity), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan. Bila suatu benda mengalami tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk. Apabila tegangan yang bekerja besarnya tidak melewati batas tertentu maka perubahan bentuk yang terjadi hanya bersifat sementara, perubahan bentuk tersebut akan hilang bersama dengan hilangnya tegangan yang diberikan. Akan tetapi apabila tegangan yang bekerja telah melewati batas kemampuannya, maka sebagian dari perubahan bentuk tersebut akan tetap ada walaupun tegangan yang diberikan telah dihilangkan. Kekenyalan juga menyatakan seberapa banyak perubahan bentuk elastis yang dapat terjadi sebelum perubahan bentuk yang permanen mulai terjadi, atau dapat dikatakan dengan kata lain adalah kekenyalan menyatakan kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah menerima bebang yang menimbulkan deformasi.
• Kekakuan (stiffness), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) atau defleksi. Dalam beberapa hal kekakuan ini lebih penting daripada kekuatan.
• Plastisitas (plasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastik (permanen) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses dengan berbagai macam pembentukan seperti forging, rolling, extruding dan lain sebagainya. Sifat ini juga sering disebut sebagai keuletan (ductility). Bahan yang mampu mengalami deformasi plastik cukup besar dikatakan sebagai bahan yang memiliki keuletan tinggi, bahan yang ulet (ductile). Sebaliknya bahan yang tidak menunjukkan terjadinya deformasi plastik dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan rendah atau getas (brittle).
• Ketangguhan (toughness), menyatakan 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.
• Kelelahan (fatigue), merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang – ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya. Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini. Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.
• Creep, atau bahasa lainnya merambat atau merangkak, merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastik yang besarnya berubah sesuai dengan fungsi waktu, pada saat bahan atau komponen tersebut tadi menerima beban yang besarnya relatif tetap.

Beberapa sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan menurut cara pembebanannya, yaitu

• Sifat mekanik statis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban statis yang besarnya tetap atau bebannya mengalami perubahan yang lambat.
• Sifat mekanik dinamis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban dinamis yang besar berubah – ubah, atau dapat juga dikatakan mengejut.

Ini perlu dibedakan karena tingkah laku bahan mungkin berbeda terhadap cara pembebanan yang berbeda.