8/9/2019 KULIAH PBT

1/44

GARDJITO2005

GARDJITO2006

8/9/2019 KULIAH PBT

2/44

GARDJITO2005

PENGETAHUAN

BAHAN TEKNIK

Ini bahannya

apa ya?!

8/9/2019 KULIAH PBT

3/44

GARDJITO2005

Selamat Pagi ...........!!!

Nama saya:

GARDJITO

Semoga Tidak

Mengantuk !!!

8/9/2019 KULIAH PBT

4/44

GARDJITO2005

CATATAN KULIAH UNTUK MAHASISWA TEKNIK PERTANIAN

Oleh:

G a r d j i t o

Proyek Peningkatan

Institut Pertanian Bogor

2005

8/9/2019 KULIAH PBT

5/44

GARDJITO2005

Materials MicroCharacterization Collaboratory

8/9/2019 KULIAH PBT

6/44

GARDJITO2005

Figure 1: a)

Measured SANS

pattern of a Ni

10at.% Al5at.%

Mo single crystal

(face-centered

cubic) after ageing

at 1073 K for 3 h.

The incident beam

was parallel to the surface

normal of the

sample. The dotted

lines represent lines

of equal intensity as

calculated for acuboidal precipitate

(Fig. 1b). b) Best-

fitting cuboidal

shape.

8/9/2019 KULIAH PBT

7/44

GARDJITO2005

Figure 2: SANS patterns of Ni-rich Ni-Ti single crystals (face-centered

cubic) homogenised at 1440 K and annealed in-situ fora) 46 min at

1240 K, b) 10 min at 1220 K, c) 43 min at 1200 K. The patterns were

symmetrised to highlight the dominating features. The incident beam

was parallel to the surface normal of the sample, the horizontal

axis is along .

8/9/2019 KULIAH PBT

8/44

GARDJITO2005

Organization of atoms in crystals

Order and Disorder

Materials and Devices

8/9/2019 KULIAH PBT

9/44

GARDJITO2005

Microstructure MechanicalBehavior of

Solids

The properties of any material are critically

dependent upon its internal microstructure,

which may consist of a 'simple' grain structure,

or more complex, multiphase components

8/9/2019 KULIAH PBT

10/44

GARDJITO2005

Biomaterials

Living systems are composed of natural

materials, some with remarkable

combinations of properties. This course

analyses these natural materials and

draws inspiration for the design of man-

made materials

Materials under Extreme Conditions

This course looks at how materials

behave under extremes of temperature,

pressure and stress

8/9/2019 KULIAH PBT

11/44

GARDJITO2005

High technology applications demand highlyengineered materials and devices.

Predominantly lead (Pb) based, electroceramic

materials pose several processing problems of

both ceramic and device natures. The materials

should be dense, single phase and possess

high mechanical strength

8/9/2019 KULIAH PBT

12/44

GARDJITO2005

Polymer foams andpolymeric gels materials

The image shows a polymer

glass that has been deformed

into a craze at large strains

8/9/2019 KULIAH PBT

13/44

GARDJITO2005

These images show shapes that a

computer program found as the optimum

structure for a composite material thatconducts both heat and electricity

Strength-toughness

balance of metallicmaterials. As strength

(e.g., yield stress

against plastic

deformation) increases,

toughness (fracture

strength) decreases in

general.nn

n

8/9/2019 KULIAH PBT

14/44

GARDJITO2005

High strain rate superplasticity of an Fe-Cr-Ni-Mo

dual-phase stainless steel. Grain refinement of ( + )

duplex structure up about 1m has established alarge elongation over 1000% even at high-strain

rates in the order of 0.1 s-1

8/9/2019 KULIAH PBT

15/44

GARDJITO2005

1. Sifat Mekanik(a)

2. Sifat Fisik(a)3. Sifat Kimia(wi)

SIFAT UMUM BAHAN

(GENERAL PROPERTIES OFMATERIALS)

A. Sifat Mekanik(a):

Sifat mekanik suatu bahan menyangkut karakteristik danperilaku bahan dalam hubungannya dengan beban-beban luar

atau beban-beban mekanis (gaya, momen, kopel, dsb) yang

bekerja padanya

P1P2

C M

P3

Tegangan (Stress)

Reaksi Internal

Deformasi

(Deformation)

8/9/2019 KULIAH PBT

16/44

GARDJITO2005

Uji Tarik Bahan

Kekuatan (strength) adalah ukuran besarnya gaya yang diperlukan

untuk mematahkan atau merusak suatu bahan. Kekuatan ini biasanya

dinyatakan dalam bentuk tegangan (stress), yaitu gaya persatuan

luas penampang atau bidang.

Deformasi bahan dinyatakan dalam bentuk regangan (strain).

Bentuk spesimen untuk

bahan kayu dan karet

Bentuk spesimen bahan

logam

P

W = -------

A

P - Po L

= ---------- = --------

Po L

8/9/2019 KULIAH PBT

17/44

GARDJITO2005

(tegangan normal)

(regangan)

Kurva Hubungan Tegangan dan Regangan

B

U

P

Y

O

B

U

EL PL

Keterangan:

P = batas proporsional

Y = titik luluh

U = titik puncak

B = titik patah

EL = daerah elastis

PL = daearah plastis

WY = ketahanan terhadap

deformasi plastis awal

(kekuatan luluh)

WU = kekuatan puncak

WB = kekuatan patah

Hukum HOOKE:

= E

(hanya berlaku di daerah elastis),

dimana E adalah Modulus Elastisitas

Young dan adalah nilai regangan

P L

L = ---------

A E

Y

(Contoh: Baja Karbon Rendah)

P

W = -------A

L

= ----------

L

8/9/2019 KULIAH PBT

18/44

GARDJITO2005

Keuletan (Ductility)

Keuletan (ductility) merupakansuatu sifat mekanik yang dikaitkan

dengan besarnya regangan

permanen (plastik) sebelum

terjadinya perpatahan

Pf - Po

)P

= --------------

Po

Ketangguhan (Toughness)

Ketangguhan (toughness)

merupakan sifat mekanik yang

dikaitkan dengan jumlah

energi yang diserap oleh

bahan sampai terjadi

perpatahan

Hasil kali dari tegangan dan

regangan (W x

) merupakanenergi per volume. Luasan

dibawah kurva tegangan-

regangan merupakan hasil energi

yang dimaksud

8/9/2019 KULIAH PBT

19/44

GARDJITO2005

Kekerasan (Hardness)

Skala:

Brinell

Indenter: Bulat

Rockwell

Indenter: Bentuk Intan

(Diamnond)

Vickers

Indenter: Bentuk intan

(Diamond)

P

BHN = ------------------------------------

(2.6)(TD/2)(D - D2 d2 )

8/9/2019 KULIAH PBT

20/44

GARDJITO2005

Sifat Mekanik Lainnya (karena beban dinamis):

Kelelahan (Fatigue): Reduksi kekuatan bahan akibat

pembebanan yang bersifat

variabel, vibrasi, dan siklus

(Cycle) yang berulang

Creep: Reduksi kekuatan bahan akibat lingkungan

suhu tinggi dan jangka waktu lama

Modulus Resiliens: Sifat kemampuan bahan untuk

menyimpan dan melepaskan

kembali energi akibat

pembebanan (terjadi pantulan)

8/9/2019 KULIAH PBT

21/44

GARDJITO2005

B. Sifat Fisik(a)

Secara umum, sifat fisik suatu bahan adalah karakteristik atauperilaku bahan itu dalam hubungannya dengan pengaruh

lingkungan luar yang bukan merupakan beban. Faktor-faktor

lingkungan luar tersebut dapat berupa faktor termal dan faktor listrik

Sifat Termal:

Sifat-sifat termal suatu bahan berhubungan erat dengan energi panas atau

termal. Karakteristik atau perilaku dari bahan secara fisik ditunjukkan oleh

beberapa sifat seperti kapasitas panas, panas jenis, panas peleburan,

panas penguapan, muai panas, dan konduktivitas panas.

Muai Panas

((P/P) =EP(T

Konduktivitas Panas(T2 T1)

Jth = k ----------------(x2 - x1)

Konduktans (C)

Resistan (R)

8/9/2019 KULIAH PBT

22/44

GARDJITO2005

Tabel 2.1. Koefisien muai panjang beberapa jenis bahan pada 20 rC

Bahan EP

(10-6/rC)

Aluminium

Kuningan

Tembaga

Besi

Batu bata

Gelas (jendela)

Beton

Polyethylene

Polystyrene

Karet (vulkaniser)

22

20

16

12

9

9

13

110 180

72

81

Sumber: van Vlack, 1973.

8/9/2019 KULIAH PBT

23/44

GARDJITO2005

Tabel 2.2. Konduktivitas panas beberapa jenis bahan pada 20 rC

Bahank

(joule.cm)/(cm2.sec. rC)

Aluminium

Kuningan

TembagaBesi

Batu bata

Gelas (jendela)

Polyethylene

Polystyrene

Karet

2.23

1.24

3.990.72

0.0062

0.0072

0.0034

0.0008

0.0013

Sumber: van Vlack, 1973.

8/9/2019 KULIAH PBT

24/44

GARDJITO2005

Sifat-sifat fisik yang dipengaruhi oleh medan listrik antara lain adalah

sifat dielektrik, kapasitas, dan konduktivitas listrik.

Sifat listrik yang berlawanan seperti halnya pada sifat termal adalah bahan

yang memiliki konduktivitas listrik yang sangat rendah atau nol. Bahan

semacam ini disebut bahan insulator listrik

Antara sifat termal dan sifat listrik terdapat kaitan yang sangat erat,

terutama pada bahan-bahan yang memiliki elektron bebas yangmudah berpindah dari satu atom ke atom lainnya

Bahan sejenis ini apabila memiliki konduktivitas panas yang tinggi makadapat dipastikan akan memiliki konduktivitas listrik yang tinggi pula

Contohnya adalah logam tembaga, selain baik untuk digunakan dalam

peralatan-peralatan yang berfungsi sebagai penukar panas (heat

exchanger) juga baik digunakan sebagai konduktor (kabel) listrik

Sifat Listrik

e e

8/9/2019 KULIAH PBT

25/44

GARDJITO2005

Sifat Fisik Lainnya:

Berat Jenis

Massa Jenis

Kadar Air

Permeabilitas

Densitas

Higroskopik, dll.

Konduktivitas Listrik:

O =nqQ

pembawa coul cm/detik

ohm-1 . cm-1 = ------------- ------------- -------------

cm3 pembawa volt/cm

Mobilitas

Q =R/ E

B. Sifat Kimia(wi)

Sifat-sifat kimia suatu bahan lebih ditekankan pada karakteristik

kimiawi di dalam bahan itu sendiri yang dapat dimanfaatkan untukreaksi-reaksi kimia untuk pembuatan suatu produk tertentu.

Contoh sifat kimiawi yang penting pada logam adalah sifat korosif

atau karatan yang disebabkan adanya reaksi oksidasi

8/9/2019 KULIAH PBT

26/44

GARDJITO2005

BAHAN (MATERIAL) ALAMIAH

BAHAN ALAMIAH

AN-ORGANIK

BAHAN ALAMIAH

ORGANIK

BAHAN BATUAN

DAN PASIR

BAHAN KAYU

DAN BITUMEN

Bahan bangunan untuk konstruksi yang langsungdiambil (ditambang) dari alam dan langsung dapat

digunakan tanpa atau sedikit melalui proses atau

pengolahan yang rumit

8/9/2019 KULIAH PBT

27/44

GARDJITO2005

BAHAN BATUAN DAN PASIR

Batu Kapur (Lime stone):

Batuan sedimen warna putih, umumnya digunakan untuk fondasi

jalan (batu kapur hidrolik)

Batu kapur non-hidrolik menjadi keras bila bereaksi dengan CO2;

dibuat dengan pembakaran suu tinggi (900 1100 rC) menjadikapur aktif. Bila dicampur air menjadi bubur kapur dan digunakan sebagai

semen bila dicampur dengan tumbukan bata merah

Batu Gunung/Batu Kali:

Batu gunung/kali berwarna abu-abu kehitaman, banyak terdapa di

sungai atau lereng gunung (batu pasangan bulat, kerikil bulat dan

pasir)

Batu gnung merupakan bongkahan besar; dengan proses

quarrying dapat dipecah (direduksi ukurannya) menjadi batu

pasangan, kerikil (agregat), belahan (split), dan pasir buatan

8/9/2019 KULIAH PBT

28/44

GARDJITO2005GARDJITO2005

8/9/2019 KULIAH PBT

29/44

GARDJITO2005

8/9/2019 KULIAH PBT

30/44

GARDJITO2005

Batu Pualam (Marmer):

8/9/2019 KULIAH PBT

31/44

GARDJITO2005

Batu Granit

8/9/2019 KULIAH PBT

32/44

GARDJITO2005

BAHAN KAYU DAN BITUMEN

Bahan Kayu: Bersifat ringan, kuat dan mudah dibentuk

Struktur selulosa (polimer alamiah) dengan serat memanjang(grain)

Berasal dari pohon dengan ribuan spesies dan diberi nama

berdasarkan nama botani, nama daerah, dan nama dagang

Berdasarkan tipe daun: kayu daun lebar (hardwood), hayu daun

jarum (softwood), dan kayu palma (famili palmae)

Bersifat unisotropik, yaiu kekuatan pada tiga arah sumbu(x,y,z)

tidak sama

Kestabilan dimensi, yaitu berdasarkan sifat higroskopiknya dapat

mengembang atau menyusut tergantung RH lingkungan (HK

tinggi KD rendah dan sebaliknya)

8/9/2019 KULIAH PBT

33/44

GARDJITO2005GARDJITO2005

8/9/2019 KULIAH PBT

34/44

GARDJITO2005

8/9/2019 KULIAH PBT

35/44

GARDJITO2005

Tabel beberapa jenis kayu terpenting di Indonesia (contoh)

No. Suku Nama Botanis Nama

Perdagangan

Kelas Kuat Kelas Awet

1. Anacardiaceae Koordersiodendren

pinnatum Merr.

Bugis I-III III-IV

2. idem Gluta renghas L. Rengas II II

3. idem Campnosperma

suriculata Hook, f.

Terentang III-IV V

4. Araucariaceae Agathis borneoensis

Warb.

Agathis (damar) III IV

5. Bombacaceae Ochroma spec. div. Balsa V V

6. Casuarinaceae Casuarina equisetifolia

Forst.

Cemara I-II II-III

8/9/2019 KULIAH PBT

36/44

GARDJITO2005

Tabel 3.2. Kelas keawetan kayu

Kelas Keawetan berdasarkan jenis tempat seperti keterangan diatas (dalam tahun)

(a) (b) (e) (d) (e) (f)

III

IIIIV

V

85

3singkat

sekalisingkatsekali

2015

10beberapa

tahunsingkatsekali

tak terbatastak terbatas

tak terbatas10-20

singkat sekali

tak terbatastak terbatas

tak terbatas20

20

tak terserangtak terserang

agak cepatcepat sekali

cepat sekali

tak terserangtak terserang

tak terserangtak berbahaya

cepat sekali

Tabel 3.3. Kelas kekuatan kayu

KelasKuat

Berat JenisKering Udara

Kukuh Lentur Mutlak Kukuh Tekanan Mutlak

(dalam kg/cm2)

III

IIIIVV

u 0,900,90 0,60

0,60 0,400,40 0,30

e

u 11001100 725

725 500500 360e 360

u 650650 425

425 300300 - 215e 215

a) tempat terlindung tanpaada air sama sekali,

b) tanah yang lembab,c) tempat terlindung dan

masih ada kemungkinanudara lembab,

d) tempat terlindung danterpelihara,

e) tempat yang mudahterserang rayap, dan

f) tempat yang mudahterserang serangga ataububuk

Berdasarkan PKKI (Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia):

8/9/2019 KULIAH PBT

37/44

GARDJITO2005

Ukuran Penampang (cm) Kegunaan

1 x 5

2 x 3 dan 3 x 4

4 x 6 dan 5 x 7

6 x 8

5 x 10

10 x 10

6 x 128 x 12, 8 x 16, dan 8 x 18

2 x 20, 3 x 30, 3 x 30, dan 3 x 40

Lis

Lis dan reng

Kaso, rangka dinding

Kaki kuda-kuda, rangka dinding

Balok pancang, rangka dinding, gording

Tiang atau kolom

Kusen pintu/jendela, gordingBalok bubungan

Papan lisplang, lantai

Tabel 3.4. Contoh ukuran-ukuran kayu di perdagangan umum

8/9/2019 KULIAH PBT

38/44

GARDJITO2005

Bahan Bambu:

Bahan bambu berasal dari tanaman bambu yang termasuk famili

gramineae, sub-famili bambusoidea, dan suku bambuseae

Di dunia ini ada ratusan sampai ribuan jenis atau spesies bambu

yang masuk kedalam 80 genera

Sekitar 200 spesies dari 20 genera terdapat di wilayah Asia

Tenggara, termasuk Indonesia

8/9/2019 KULIAH PBT

39/44

GARDJITO2005

Bahan Bitumen:

Bahan bitumen atau yang biasa disebut aspal dapat merupakanbahan tambang asli atau dapat didistilasikan dari bahan minyak

bumi

Tambang aspal yang penting di Indonesia adalah di Pulau

Buton. Produk aspal dari pulau ini dikenal dengan aspal buton

atau lebih terkenal dengan Buton Asphalt yang disingkatmenjadi butas

Bahan aspal dicampur dengan pasir digunakan untuk pelapisan

jalan, landasan pacu pesawat, pelataran parkir, untuk

menstabilkan tanah, dan masih banyak kegunaan lain dalam

bidang konstruksi

Konstruksi jalan sekarang ini, terutama jalan raya atau jalan tol,

menggunakan hotmix karena lebih praktis dan efisien di dalam

pengerjaannya

8/9/2019 KULIAH PBT

40/44

GARDJITO2005

8/9/2019 KULIAH PBT

41/44

GARDJITO2005

BAHAN KERAMIK

Pengertian Umum:

Kata keramik dapat diartikan sebagai bahan atau material (ceramics)dan juga bisa diartikan sebagai produk

Asal kata keramik adalah dari bahasa Yunani keramos yang artinya

tanah liat atau bahan lempung yang dibakar untuk pembuatan gerabah

(pottery), dan keramikos yang artinya produk-produk atau barang

keramik

Pengertian Teknis:

Secara teknis, keramik adalah bahan atau material yang mengandung

senyawa-senyawa dari unsur-unsur logam dan non-logam (senyawa

dengan fasa logam dan non-logam, misalnya MgO, Al2O

3, PbZrTiO

3)

Senayawa-senyawa tersebut dapat tersusun secara sederhana,

misalnya terdiri dari hanya dua atom seperti MgO. Dapat juga

senayawa-senyawa tersebut tersusun secara lebih kompleks, misalnya

mika yang tersusun dari minimal lima tipe unsur yang berbeda

8/9/2019 KULIAH PBT

42/44

GARDJITO2005

Sifat Umum Keramik:

1. Senyawa kermik lebih stabil dalam lingkungan termal dankimiawi dibandingkam elemen atau unsurnya

2. Keras, tahan terhadap beban tekan tetapi kurang ulet (lebih

bersifat getas) dan tidak tahan terhadap beban tarik/lentur bila

dibandingkan dengan bahan logam dan polimer

3. Karakteristik dielektrik, semikonduktif, dan magnetik daribeberapa jenis bahan keramik sangat penting untuk aplikasi

dalam bidang peralatan elektronika

4. Sebagian bahan keramik merupakan bahan insulatortermal dan

listrik (memiliki resistensi atau tahanan termal dan listrik) yang

tinggi

5. Bahan keramik dalam bentuk PC (Portland Cement) memiliki

sifat sebagai bahan pengikat hidrolik dengan aplikasi pada

bahan mortar, plesteran dan beton

8/9/2019 KULIAH PBT

43/44

GARDJITO2005

KERAMIK TRADISIONAL

Produk abrasif

(ampelas)

Roda gurinda, kain dan kertas

ampelas, nozzle untuk

penyemburan pasir, penggilingan

Produk lempung Bata, tembikar (pottery), pipa air

kotor

Konstruksi Bata, beton, ubin, plester, gelas

Gelas Botol, piranti laboratorium, kaca

Refraktori Bata, wadah peleburan logam

(crucibles), cetakan (molds),

semenPerangkat keramik putih Barang pecah-belah, ubin,

perpipaan (plumbing),enamel

Kategori dan Kegunaan Bahan Keramik

8/9/2019 KULIAH PBT

44/44

GARDJITO2005

KERAMIK TEKNIK

Otomotif dan pesawat

udara

Komponen turbin, heat shields and

exchangers, komponen reentry,seals

Elektronika Semikonduktor, insulator,

tranduser,laser, dielektrik,elemen

pemanasSuhu-tinggi Refractories, brazing fixtures, kilns

(tanur)

Manufacturing Alat potong, komponen anti aus

dan korosi, keramik gelas, magnit,

serat optikMedikal Piranti laboratorium, pengendali,

prostetika, dental (gigi)

Nuklir Bahan bakar , pengendali