Sebelum membaca artikel ini, ada baiknya wise reader sekalian membaca pembahasan bagian 1 terlebih dahulu. Di akhir artikel tersebut ada pembahasan singkat tentang karakterisasi material secara mekanik. Nah, pada bagian kedua kali ini kita akan bersama-sama menyelami topik tersebut secara lebih detail.
Karakterisasi lewat uji fisik dan mekanik material lebih sering disematkan pada mata kuliah perilaku fisik dan mekanik material. Memangnya apa spesialnya karakterisasi ini sampai-sampai harus diklasifikasi ke dalam topik tersendiri?
Sifat Fisik dan Mekanik Material
Kemampuan suatu logam untuk memenuhi persyaratan yang diinginkan dalam aplikasi tertentu sangat dipengaruhi oleh sifat fisik dan mekaniknya. Sifat fisik biasanya berupa sifat intrinsik dari logam itu sendiri. Sehingga, jika tak ada pengaruh eksternal, sifatnya akan sama di kondisi tertentu. Contohnya seperti massa jenis (density), sifat magnetik, konduktivitas (thermal conductivity), sifat elektrik (conductivity, resistivity, etc.), kalor jenis, koefisien muai, dll.
Sedangkan untuk sifat mekanik, hubungannya selalu dengan pengaruh eksternal. Yang paling mudah untuk dijelaskan adalah gaya, tegangan, dan segala macam bentuk pengaruh yang menyebabkan adanya perubahan bentuk (deformation) dari material. Sifat mekanik material akan meninjau sejauh mana material tersebut akan mampu bertahan dari pengaruh-pengaruh tersebut. Untuk mengetahui sifat mekanik material perlu dilakukan beberapa karakterisasi yang menghasilkan pengukuran sifat-sifat seperti modulus elastisitas, kekuatan mulur, perubahan bentuk sementara (elastic)/permanen (plastic) yang ditunjukkan lewat penambahan panjang vs diameter, kekerasan (hardness), ketangguhan (toughness), kelelahan (fatigue), hingga jenis patahan (fracture) yang akan menunjukkan material tersebut bersifat getas (brittle), lunak (ductile), atau di tengah-tengah.
Dan di bagian kedua kali ini, kita hanya akan fokus membahas di tiga karakterisasi, yaitu uji tarik (tensile), uji kekerasan (hardness), dan uji beban kejut (impact).
Uji Tarik
Kalau wise reader sekalian cukup jeli, di akhir pembahasan bagian 1 kemarin ada hasil pengujian tarik yang ditampilkan. Kurva tersebut biasa dinamakan kurva tegangan-regangan (stress–strain). Dari pengujian tarik, hasil yang keluar sangat beragam. Dari satu pengujian saja, kita bisa mendapatkan data modulus elastisitas (kadang ada juga yang mengaitkan dengan modulus kekakuan), yield strength, ultimate strength (UTS), ketangguhan, hingga perhitungan tegangan-regangan teknik vs. sebenarnya.
Karakterisasi berupa pengujian tarik biasanya juga disandingkan dengan pengujian tekan (compression). Karena konsepnya mirip, hanya yang membedakan adalah arah pembebanannya. Serta, hasil perubahan bentuk material menjelang patah: necking untuk tensile test dan barreling untuk compression test.
Pengujian kekerasan Material
Uji hardness ini memiliki beberapa jenis, diantaranya Rockwell, Vickers, Brinnel, dan Knoop. Apa bedanya?
Masing-masing pengujian kekerasan tentunya memiliki aturan dan spesifikasi sampel sendiri-sendiri. Semua aturan tersebut (untuk material logam) telah dirangkum di dalam ASTM E18 (Rockwell), E10 (Brinell), E92 (Vickers dan Knoop). Untuk material non logam, akan berbeda lagi standarnya. Oh iya, untuk uji kekerasan ini ada juga lho cara kualitatifnya, biasanya disebut dengan skala Mohs.
Karakterisasi dengan Beban Kejut
Pengujian ketiga di pembahasan kali ini gunanya adalah untuk mengetahui perilaku mekanik material yang diaplikasikan pada beban tunggal dan searah. Terutama untuk menguji penerimaan beban pada material yang memiliki pusat tegangan berupa ceruk/cekungan/notch. Dalam praktiknya, biasanyanya pengujian ini akan dicobakan pada material dengan beberapa rentang temperatur tertentu. Sehingga nantinya akan bisa dihasilkan kurva hubungan antara beban kejut dengan pengaruh temperatur, yang sering disebut the impact energy transition curve (contohnya seperti apa, silakan di-googling sendiri ya).
Baik tipe peletakan notch untuk Charpy dan Izod, semuanya mengacu pada standar ASTM E23 (untuk logam). Dan tetnu saja, untuk material non logam harus disesuaikan standarnya menggunakan kode lain. Atau terkadang perlu penyesuaian beberapa standar yang disatukan untuk pengujian material baru.
File-file standar yang disebutkan di artikel ini dapat ditemukan di grup WhatsApp dan Telegram Materials Chat Room (MATCHA ROOM). Atau bisa didapatkan dengan menghubungi admin #KotakAjaib Web Page.
Wow, ini baru tiga lho! Dan jenis-jenis karakterisasi lainnya masih banyak lagi. Mari kita cukupkan sampai di sini dulu untuk bagian 2. Kita akan lanjutkan pembahasan tentang karakterisasi material di bagian-bagian berikutnya. Sampai jumpa!
Leave a Reply