Waktu:1x pertemuan @100 menit
Soal-Tugas
√
√
√
√
√
Web
Audio/Video
Pengujian Bahan Pendahuluan Pengujian Merusak dan Tidak Merusak Tegangan dan Gaya dalam
Gambar
Mahasiswa dapat melakukan pengujian sifat dan karakterisasi bahan teknik
Topik (pokok, sub pokok bahasan, alokasi waktu)
Presentasi
VII
Tujuan Ajar/Keluaran/Indikator
Teks
Pertemuan ke
Media Ajar Metode Evaluasi dan Penilaian
√ a. Writing exam skor:0-100 (PAN). b. Tugas: Studi kasus tentang pemilihan pengujian untuk pengujian. c. Latihan: Jelaskan proses pengujian kemampuan hantar panas dan kemampuan hantar listrik pada bahan teknik !
Metode Ajar (STAR)
Aktivitas Mahasiswa
TCL, 1. Mengerjakan Mahasisawa tugas tentang berkelompok Pengujian dan berdiskusi, bahan SCL 2. Menjelaskan (Microteaching) hasil kelompok di depan kelas
Aktivitas Dosen/Nama Pengajar
Sumber Ajar
1. Menyampaikan Akhmad. H.Y., materi sesuai 2009., Buku bahan ajar. Panduan Praktikum 2. Memandu Karakterisasi diskusi Material 1 kelompok Pengujian Merusak Surdia. T., Saito. S., Pengajar: 1997, Pengetahuan Radhian Bahan Teknik Krisnaputra Djapri, S., 1987, Metalurgi Mekanik Vdeo pengujian sifat bahan, youtube.com
BAB VII. PENGUJIAN BAHAN
PENDAHULUAN Deskripsi Singkat Pengujian bahan bertujuan mengetahui sifat-sifat fisik, mekanik atau cacat pada bahan/produk, sehingga pemilihan bahan dapat dilakukan dengan tepat untuk suatu keperluan. Cara pengujian bahan dibagi dalam dua kelompok yaitu pengujian dengan merusak (destructive test) dan pengujian tanpa merusak (non destructive test). Pengujian dengan merusak dilakukan dengan cara merusak benda uji dengan cara pembebanan/ penekanan sampai benda uji tersebut rusak, dari pengujian ini akan diperoleh informasi tentang kekuatan dan sifat mekanik bahan. Pengujian tanpa merusak dilaksanakan memberi perlakuan tertentu terhadap bahan uji atau produk jadi sehinga diketahui adanya cacat berupa retak atau rongga pada benda uji/produk. Pengujian dengan merusak ( destructive test) terdiri dari: 1. Pengujian Tarik (Tensile Test) 2. Pengujian Tekan (Compressed Test) 3. Pengujian Bengkok ( Bending Test) 4. Pengujian Pukul ( Impact Test ) 5. Pengujian Puntir ( Torsion Test) 6. Pengujian Lelah (Fatique Test) 7. Pengujian Kekerasan ( Hardness Test).
Pengujian tanpa merusak ( non destruktive test) terdiri dari: 1. Dye Penetrant Test 2. Electro Magnetic Test 3. Ultrasonic Test 4. Sinar Rontgen
Manfaat Mahasiswa dapat menentukan jenis bahan, dimensi dan mengontrol kekuatan suatu konstruksi mekanik sesuai dengan fungsi dari ilmu kekuatan bahan itu sendiri. Dalam ilmu kekuatan bahan, akan dipelajari tentang banyak hal misalnya : jenis pembebanan
yang diberikan, gaya-gaya yang bekerja didalamnya, tegangan-tegangan yang terjadi, jenis bahan dan kasus pembebanan yang diberikan sampai menentukan tegangan yang diizinkan.
Relevansi Pengujian bahan yang dilakukan akan menetukan sifat dan karakterisasi bahan teknik, sifat yang diketahui antara lain : sifat mekanik, fisik, kimia, kemampuan hantar panas dan kemampuan hantar listrik. Mahasiswa dapat menjelaskan sifat bahan setelah melakukan pengujian. Selain sifat tersebut, dengan pengujian tidak merusak, didapatkan posisi dan besarnya cacat pada bahan.
Learning Outcomes 1. Mahasiswa dapat melakukan pengujian sifat dan karakterisasi bahan teknik dan menganalisa hasil pengujian. 2. Mahasiswa dapat menganalisa cacat pada bahan hasil produksi. 3. Mahasiswa dapat menentukan bahan yang sesuai untuk penggunaan tertentu .
PENYAJIAN Sifat-sifat mekanik bahan sangat dipengaruhi oleh jenis dan komposisi bahan logam serta perlakuan terhadap bahan tersebut. Sifat sifat mekanik logam terebut antara lain, keras (hardness), liat ( ductile), lunak, tangguh (toughness). Bahan logam dikatakan keras apabila memiliki ketahanan terhadap penetrasi terhadap logam lain atau bahan pembanding standar ( sebagai contoh bahan pembanding adalah intan), atau memiliki kemampuan melakukan penetrasi terhadap logam lain (contoh baja HSS atau HCS, baja karbida). Bahan Logam dikatakan liat apabila memiliki kemampuan dibentuk dengan proses penarikan dingin tanpa putus (contoh tembaga). Bahan logam dikatakan lunak apabila mampu dibentuk dengan proses penekanan dingin tanpa pecah/retak (contoh : Timah). Bahan logam dikatakan tangguh apabila mampu menahan pembebanan gabungan dan berulang dalam rentang waktu tertentu tanpa rusak. Sifat-sifat mekanik tersebut dapat dirubah apabila kita merubah komposisi bahan tersebut atau memberikan perlakuan panas terhadap bahan tersebut. Bila dikaitkan dengan proses produksi, maka sifat bahan bisa dikategorikan mampu mesin (machine ability) atau tidak mampu mesin, serta mampu bentuk atau tidak mampu bentuk. Apabila bahan dapat
dikerjakan dengan mudah pada mesin konvensional (mesin produksi yang mamakai alat potong dan menghasilkan tatal), disebut mampu mesin. Logam mampu bentuk apabila dapat dibentuk dengan proses penekanan tanpa retak atau pecah. Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: 1.
sifat mekanis,
2.
sifat fisika,
3.
sifat kimia,
4.
sifat konduktifitas thermal,
5.
sifat konduktifitas listrik.
Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat berupa pembebanan statis (besar dan arahnya tetap), ataupun pembebanan dinamis (besar dan arahnya berubah). Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan. Kekuatan (strength) adalah kemampuan material untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama. Sementara itu, kekuatan gesermya kira-kira dua pertiga kekuatan tariknya. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Dalam ilmu kekuatan bahan, akan dipelajari tentang banyak hal misalnya : jenis pembebanan yang diberikan, gaya-gaya yang bekerja didalamnya, tegangan-tegangan yang terjadi, jenis bahan dan kasus pembebanan yang diberikan sampai menentukan tegangan yang diizinkan sehingga seorang Engineer dapat menentukan jenis bahan, dimensi dan mengontrol kekuatan suatu konstruksi mekanik sesuai dengan fungsi dari ilmu kekuatan bahan itu sendiri. Secara garis besar fungsi dari ilmu kekuatan bahan yakni : 1. Menentukan dimensi yang proporsional (Apabila beban dan bahan diketahui atau ditentukan). 2. Menentukan beban maksimum (Apabila dimensi dan bahan diketahui atau ditentukan). 3. Menentukan bahan yang sesuai atau cocok (Apabila beban dan dimensi diketahui).
4. Mengontrol kekuatan bahan (Apabila beban, dimensi dan bahan diketahui) dengan melakukan comparisson study antara tegangan yang terjadi dengan tegangan yang diizinkan.
Gaya Dalam Gaya Dalam ialah gaya yang terjadi didalam suatu elemen konstruksi (batang) sebagai akibat adanya pengaruh gaya dari luar. Gaya dalam diklasifikasikan menjadi 2 jenis, yaitu: a. Gaya normal (gaya aksial) yakni gaya dalam yang bekerja tegak lurus terhadap penampang potong atau sejajar dengan sumbu batang. Arah gaya satu sumbu. b. Gaya geser (gaya melintang) yakni gaya dalam yang bekerja sejajar dengan penampang potong atau tegaklurus terhadap sumbu batang. Arah gaya tidak satu sumbu.
Pembebanan Jika ditinjau dari arahnya (beban) dan akibatnya terhadap komponen yang menahannya, pembebanan dikategorikan menjadi 5 jenis, yaitu : a. Pembebanan Tarik yakni apabila gaya yang bekerja sejajar dengan garis sumbu atau tegak lurus terhadap penampang potong berorientasi kerja keluar (menjauh) sehingga mengakibatkan batang atau elemen konstruksi mengalami perpanjangan. b. Pembebanan Tekan yakni apabila gaya yang bekerja sejajar dengan garis sumbu atau tegak lurus terhadap penampang potong berorientasi kerja kedalam (menuju) sehingga mengakibatkan batang atau elemen konstruksi mengalami perpendekan. c. Pembebanan Bengkok yakni apabila gaya yang bekerja dengan jarak tertentu terhadap penampang potong yang mengakibatkan momen bending pada batang atau elemen konstruksi tersebut. d. Pembebanan Geser yakni apabila gaya yang bekerja sejajar dengan penampang potong atau tegak lurus terhadap garis sumbu yang mengakibatkan elemen kontruksi (batang) mengalami pergeseran. e. Pembebanan Puntir yakni apabila gaya yang bekerja sejajar penampang potong dengan jarak radius tertentu terhadap sumbu batang (garis sumbu) yang mengakibatkan momen puntir.
Tegangan Apabila suatu gaya dalam ditahan oleh penampang batang maka didalam penampang batang tersebut akan mengalami adanya tegangan. Tegangan ialah besarnya gaya yang diberikan per satuan luas penampang. Ditinjau dari arah gaya dalam yang terjadi, tegangan diklasifikasikan menjadi 2 jenis, yaitu : a. Tegangan Normal yakni tegangan yang terjadi karena pengaruh dari Gaya Normal. b. Tegangan Geser yakni tegangan yang terjadi karena pengaruh Gaya Geser.
Contoh Pemilihan bahan teknik yang akan digunakan pada aplikasi yang membutuhkan sifat mekanik yang kuat, keras dan regangan yang tinggi, didapatkan dengan pengujian mekanis pada bahan teknik, yaitu pengujian tarik dan kekerasan.
Aktivitas Mahasiswa dituntut untuk menjelaskan proses pengujian bahan untuk mendapatkan sifat dan karakterisasi bahan teknik.
Ilustrasi Mahasiswa dituntut untuk melihat proses pengujian bahan melalui browsing di youtube.com Dari video ilustrasi, mahasiswa dapat menentukan pengujian bahan yang tepat untuk mendapatkan sifat sesuai aplikasinya.
Rangkuman Sifat-sifat mekanik bahan sangat dipengaruhi oleh jenis dan komposisi bahan logam serta perlakuan terhadap bahan tersebut. Sifat sifat mekanik logam terebut antara lain, keras (hardness), liat (ductile), lunak, tangguh (toughness). Sifat-sifat mekanik tersebut dapat dirubah apabila kita merubah komposisi bahan tersebut atau memberikan perlakuan panas terhadap bahan tersebut. Secara garis besar fungsi dari ilmu kekuatan bahan yakni : 1. Menentukan dimensi yang proporsional (Apabila beban dan bahan diketahui atau ditentukan). 2. Menentukan beban maksimum (Apabila dimensi dan bahan diketahui atau ditentukan).
3. Menentukan bahan yang sesuai atau cocok (Apabila beban dan dimensi diketahui). 4. Mengontrol kekuatan bahan (Apabila beban, dimensi dan bahan diketahui) dengan melakukan comparisson study antara tegangan yang terjadi dengan tegangan yang diizinkan.
Petunjuk Penilaian dan Umpan Balik Nilai maksimal penyelesaian tes formatif adalah 100, sehingga tiap soal memiliki bobot 100/n (n adalah jumlah soal). Dari nilai pengerjaan tes formatif, tingkat serapan materi ajar oleh mahasiswa dapat diukur. Hasil ukuran tersebut akan digunakan sebagai evaluasi pembelajaran materi berikutnya.
Tindak Lanjut Kompetensi mahasiswa diharapkan dapat diukur dari nilai pengerjaan tugas, latihan dan tes formatif. Bagi mahasiswa yang memiliki nilai dibawah 40, dianggap belum memenuhi kompetensi, dan diharuskan melakukan ujian ulang.
