Bahan Teknik (Bahan Bukan Logam)

Bahan adalah  merupakan asal dari benda jadi. Banya jenis  bahan  yang digunakan     dalam    kehidupan    sehari-hari,  baik  itu  bersifat  teknik  maupun untuk keperluan yang lain.

Bahan teknik dapat digolongkan dalam kelompok logam dan bukan logam.

A. Bahan   logam,  adalah   semua   jenis   bahan   yang   mengandung   unsur   logam,   atau  hanya sedikit mengandung unsur non logam. Bahan logam dibedakan menjadi :

 1. Logam Besi (Ferro), yaitu semua jenis logam yang mengandung unsur besi hingga   100%.     Logam   besi   sendiri   dikelompokkan    menjadi   baja  dan  besi  tuang.

2.  Logam   Bukan   Besi   (Non   Ferro),   semua   logam        yang   tidak   mengandung unsur   besi   atau   hanya   sedikit   mengandung   unsur   besi.   Logam   bukan  besi dikelompokkan lagi menjadi logam berat dan logam ringan.

 Selain dua kelompok tersebut ada kelompok lain yang dikenal dengan nama metaloid (menyerupai logam) yang sebenarnya termasuk bahan bukan logam. Logam   dapat   digolongkan pula dalam kelompok logam ferro yaitu logam yang mengandung besi, dan logam non ferro atau logam bukan besi. Dari semua jenis logam dapat digolongkan menjadi logam murni dan logam paduan.   Logam   paduan   artinya   logam   yang   dicampur   dengan   logam   lain atau bahkan dicampur dengan bukan logam. Ilmu     logam     adalah    suatu   pengetahuan       tentang    logam-logam      yang menjelaskan       tentang   sifat-sifat,  struktur,   pembuatan,      pengerjaan     dan penggunaan dari logam dan paduannya. 

  

Bahan/material     merupakan     kebutuhan    bagi  manusia    mulai   zaman   dahulu sampai sekarang. Kehidupan manusia selalu berhubungan dengan kebutuhan bahan seperti pada transportasi, rumah, pakaian, komunikasi, rekreasi, produk makanan dll.

        Perkembangan      peradaban     manusia    juga  bisa  diukur   dari  kemampuannya memproduksi   dan   mengolah   bahan   untuk   memenuhi   kebutuhan   hidupnya  (jaman batu, perunggu dsb).  Pada tahap awal manusia   hanya mampu mengolah   bahan apa adanya seperti yang tersedia dialam misalnya : batu, kayu, kulit, tanah dsb.

        Dengan perkembangan peradaban manusia bahan–bahan alam tsb bisa diolah sehingga bisa menghasilkan kualitas bahan yang lebih tinggi. Pada 50 tahun terakhir para saintis menemukan hubungan sifat–sifat bahan dengan elemen struktur   bahan.Sehingga bisa diciptakan puluhan ribu jenis bahan yang mempunyai sifat–sifat yang berbeda.

 Bahan adalah wujud asal benda kerja. Menurut asalnya bahan terdiri dari:

·        Bahan alami yang langsung dipakai: kayu, batu

·        Bahan   alami   yang   diproses   fisika   dan   kimia:  bijih-bijih   logam  menjadi  logam.

·        Bahan   buatan      yang   tidak  didapat  secara  alami   tetapi  dari  bahan  mentah

melalui proses kimia yang rumit: gelas, seluloid, dll.

        Dewasa     ini  terdapat  berbagai    jenis  bahan   yang   dapat   digunakan    sebagai bahan     baku    industri.   Jenis-jenis    yang   beragam      kadang-kadang       menyulitkan pemilihan   yang   tepat.   Bahan   yang   satu   mempunyai   keunggulan   ditinjau   dari   segi keuletan, lainnya terhadap korosi, mulur atau suhu   kerja   yang tinggi   namun   cukup mahal.     Oleh     karena    itu   pemilihan     sering    tidak   semata-mata      berdasarkan pertimbangan   teknis   tetapi   pertimbangan   ekonomis   juga   memegang   peranan   yang sangat penting pula.

         Pemilihan     bahan   yang   tepat  pada   dasarnya    merupakan    kompromi       antara beragai sifat, lingkungan dan cara penggunaan dan sampai dimana sifat bahan dapat

memenuhi persyaratan yang telah ditentukan.

         Beberapa sifat teknis yang harus diperhatikan sewaktu memilih bahan adalah:

a) Sifat fisik,

·        Kekuatan        adalah    tahanan   suatu   bahan   terhadap    perubahan    bentuk    (tarik, tekan, geser, bengkok, torsi, dan tekuk).

·        Sifat      mulur    adalah    kemampuan       bahan    berubah    bentuk    sebagai    akibat pembebanan.

·        Sifat getas adalah dimiliki oleh bahan yang pada pembebanan sampai pecah, tidak menunjukkan perubahan bentuk tetap.

·        Sifat liat adalah kemampuan suatu bahan untuk berubah bentuk dalam skala yang cukup besar sebelum pecah akibat pembebanan.

·        Sifat      elastisitas  adalah    sifat  bahan    yang    setelah   pembebanan       kembali kebentuk semula.

·        Sifat   plastisitas   (ductilitas) adalah sifat bahan untuk   bertahan   pada bentuk yang diberikan melalui pembebanan dari luar.

·        Kekerasan        adalah     tahanan    bahan   terhadap    desakan     benda   lain.  Dalam penggunaan teknis, intan digolongkan sebagai bahan paling keras, sebalinya natrium dan kalium adalah sangat lunak.

·        Daya hantar panas adalah kemampuan bahan untuk memindahkan panas di dalam strukturnya. Sifat ini sangat baik pada bahan perak, sebaliknya kurang baik pada baja.

·        Sifat      muai    panas   pada     berbagai    bahan    sangat   berbeda-beda. Misalnya aluminium pemuaiannya lebih besar dari pada baja.

·        Daya   hantar   listrik  adalah   kemampuan   bahan   untuk   menghantarkan   arus listrik.   Sifat  tersebut   dipengaruhi antara lain  parameter  kisi, garis  tengah badan atom, dan jumlah elektron yang tersedia. Perak dan tembaga termasuk penghantar listrik  yang baik,  sedangkan paduan konstantan dan   air  raksa adalah pengahantar listrik yang tidak baik.

·        Massa   jenis   bahan  adalah massanya dalam   1   cm'. Perbedaan antara   logam ringan dan  berat didasarkan atas massa jenis. Logam ringan < 5 gr/cm3 dan 3 logam berat >5 gr/cm 

·        Titik cair/lebur suhu tertentu di mana keadaan agregasi bahan berubah dari padat     menjadi     cair.   Titik   cair   logam    mempunyai        arti  penting    pada pembentukan paduan.

b) Sifat teknis,

·        Sifat      mampu       cor adalah     sifat  dapat   dicairkan    dan  selanjutnya     dituang sedemikian rupa sehingga benda kerja   bebas   pori-pori dan  gelembung. Besi tuang termasuk mudah dituang, sebalinya baja sulit dituang.

·        Sifat   mampu   bentuk   panas  (sifat   mampu   tempa   dan  mampu   roll)   adalah kemampuan   bahan   untuk   berubah   bentuk   secara   tetap   oleh   pengaruh   beban dari luar yang bekerja di atas batas suhu tertentu.

·        Sifat       mampu        bentuk     dingin    (membengkok,          cetak    dalam)     adalah kemampuan bahan untuk diubah kedalam bentuk yang telah ditentukan, tanpa pemberian panas

·        Sifat     mampu     las adalah    sifat  bahan   yang  dapat   disambung     dengan   cara mencairkan sebagian bahan itu. Baja dapat dilas dengan baik, sebaliknya besi tuang sulit dilas.

·        Sifat mampu mesin adalah kemampuan bahan untuk diubah kedalam bentuk yang telah ditentukan dengan cara penyayatan. Bahan keras sulit dikerjakan dengan   penyayatan   tatal   sebab   tahanan   potongnya   terlalu   besar,   sedangkan  bahan lunak juga sulit dikerjakan dengan penyayatan tatal karena cenderung melumuri alat potong.

·        Sifat   mampu   keras  adalah   kemampuan   bahan   (khusus   logam   besi)   untuk dinaikkan kekerasan alaminya melalui perubahan structure.

c) Sifat kimiawi.

·        Sifat tahan korosi; tahanan bahan terhadap serangan air, gas, asam, larutan  garam atau bahan kimia lain.

·        Sifat   tahan panas; sifat bahan   yang tetap tahan   pada suhu   tinggi dan tidak  membentuk lapisan oksida.

A.Bahan Bukan Logam

Bahan bukan logam digunakan dalam bidang teknik, karena memiliki sifat-sifat yang dibutuhkan dari suatu bagian konstruksi yang tidak dimiliki oleh bahan lain. selain itu bahan bukan logam digunakan untuk menggantikan pemakaian logam pada beberapa alat dan bagian konstruksi, karena bahan bukan logam memiliki sifat yang mirip dengan logam. 

Bahan sintetis banyak digunakan  digunakan pada industri permesinan, dari industri kecil sampai industri besar. Pengolahan bahan-bahan sintetis lebih murah dibandingkan dengan bahan yang didapat dari pertambangan. Sehingga kalau ditinjau dari segi ekonomi dan proses, bahan sintetis lebih murah dan lebih cepat dari pada bahan tambang.

(1).  Plastik

Plastik merupakan bahan yang sangat penting dalam dunia permesinan danindustri modern. Plastik adalah bahan sintetis berasal dari minyak mineral,gas alam, atau dibuat dari bahan asal batu bara, batu kapur, udara, air danjuga dari binatang dan tumbuh-tumbuhan. Pengolahannya dapat dikerjakan pada proses panas dan tekanan.

Sifat-sifat plastik pada umumnya adalah sebagai berikut.

a.  Tahan korosi oleh atmosfer ataupun oleh beberapa zat kimia.

b.  Berat jenisnya cukup rendah, sebagian dapat mengapung dalam air.

c.  Cukup ulet dan kuat, tetapi kekuatannya di bawah logam.

d.  Bahan termoplastik mulai melunak  pada suhu yang rendah, sedikit

mempunyai wujud yang menarik dan dapat diberi warna, ada yang

transparan.

Sifat mekanik dari plastik adalah tidak mudah pecah dan rapuh. Beberapa

bahan plastik koefisien geseknya sangat rendah sehingga sering digunakan

sebagai bantalan kering.

Keburukan-keburukan dari plastik adalah sebagai berikut. 

a.  Kecenderungan memuai yaitu menjadi lebih panjang dengan adanya

beban.

b.  Suhu diatas 2000 C sifatnya menjadi kurang baik.

c.  Terjadi perubahan polimer selama pemakaian yang kemungkinan

sekali karena aksi dari sinar ultra violet.

Bahan plastik dibagi dalam dua golongan yaitu plastik termoseting dan

thermoplastik.

(a).  Termoseting

Bahan ini keras dan mempunyai daya tahan panas yang tinggi. Proses pengerjaan plastik termoseting adalah sebagai berikut. Bahan baku (resin) berbentuk biji-biji kering dan  bahan tambahan dimasukkan kedalam cetakan lalu dipanaskan hingga 1500 C, kemudian ditekan dengan gaya  kira-kira 150 atm. bahan ini akan mencair dan memenuhi model. Selanjutnya dipanasi lagi hingga bahan tersebut mengeras, lalu tutup cetakan dibuka dan benda tersebut diangkat. Proses itu berlangsung pada temperatur tinggi. Untuk mendapatkan permukaan benda yang halus cetakan harus dipoles, terutama digunakan dalam pembuatan alat-alat

listrik, tread bushing, dan bearing bushing.

(b). Termoplastik

Thermoplastik tersusun dari molekul-molekul panjang. Jikalau molekul panjang itu diumpakan sebagai sebuah garis yang ditarik dan kita letakkan dua buah molekul panjang berdampingan maka memperlihatkan suatu gambaran dari suatu termoplas dalam keadaan padat.

 Jika termolas dipanaskan untuk menjaga keseimbangan maka molekul panjang akan bergerak lebih banyak. Suhu pemanasan yang menyebabkan proses ini dinamakan suhu pelunak. Bila termoplastik dipanaskan lebih lama, molekul panjang akan bergerak keluar dari keseimbangannya dan berpindah tempat terhadap satu sama lain. suhu pada saat tersebut dinamakan suhu lumer dan bahan menjadi cair.

Antara fasa padat dan cair terdapat fasa antara tambahan, saat itu bahan berada dalam keadaan lunak. Dalam keadaan itu bahan dikatakan plastik. Jadi termoplastik adalah bahan yang menjadi plastis karena pemanasan dan bentuknya dapat diubah dalam keadaan plastis itu. Bahan-bahan termoplastik adalah polietilen, polivinil khlorida, polistiren, poliamide dan poliester.

Ø Metode pembentukan termoplastik yaitu.

·         Proses pembentukan vakum, pembentukan cara ini dilakukan untukkomponen yang relatif besar, dalam metode ini tidak dibutuhkan cetakan yang mahal ataupun mesin yang mahal.

·        Pembentukan dengan injeksi, pembentukan injeksi khususnya dilakukan untuk polistiren, politilen,  poliamide. Resin tersebut pertama-tama dipanaskan pada silinder pemanas kemudian ditekan melalui lubang laluan menuju ke cetakan yang mana dengan pendinginan akan menjadi cepat padat.

·        Pembentukan dengan proses ekstrusi, mesin extruder dapat juga digunakan  untuk pembentukan injeksi tetapi terutama untuk menghasilkan bahan-bahan yang panjang seperti lembaran plastik, pelapis kabel, pipa plastik, dan film.Ekstrusi adalah proses yang menggunakan panas dan tekanan untukmelelehkan polietilen dan polivinil klorida yang didorong melewati cetakan dengan ukuran yang sangat teliti pada produksi bersambung.

(2).  Bahan Isolasi

Bahan isolasi adalah bahan yang menyekat, artinya yang tidak menghantarkan. Bahan isolasi dibedakan atas bahan penyekat listrik, penyekat suara, penyekat getaran, penyekat panas, penyekat bangunan, dan bahan penyekat konstruksi bangunan mesin.

(a).  Bahan penyekat listrik, bahan ini harus tahan terhadap tegangan, arus listrik dan tidak boleh menghantarkan listrik, walaupun lembabnya udara dan buruknya keadaan suhu. Bahan-bahan penyekat listrik yaitu sebagai berikut.

·     Produk alam yaitu mika (kolektor) dan asbes (oven listrik).

·     Bahan keramik yaitu porselen dan steatif (isolator) dan kaca (lampu dan pipa).

·     Zat cair yaitu minyak isolasi (transformator dan kabel) dan lak isolasi (kawat).

·     Lapisan tekstil dan kertas yang diintgrasikan yaitu prespan (isolasi alur), kertas isolasi (kondensator), dan tekstil isolasi (kumparan).

·     Produk organik sintetis yaitu polieten, polivinil klorida, polisterin dan karet (kawat dan kabel), dan formaldehid (bahan penghubung).

(b).  Bahan penyekat suara, bahan ini harus sedikit mungkin dapat ditembus suara dan bahan ini sangat penting dalam konstruksi bangunan kapal. Zat penyekat suara yang paling baik ialah udara dinding. Sifat ini digunakan pada konstruksi dinding berganda yaitu terdiri dari dua dinding terpisah sama sekali. Bahan penyekat suara yang lain adalah pelat serat  kayu, pelat kumparan lunak (soft brand plate), dan pelat jerami.

(c).  Bahan penyekat getaran, bahan ini harus dapat meredam getaran dalam konstruksi bangunan-bangunan mesin dan kendaraan. Bahan penyekat getaran yang terpenting adalah kulit dan karet. 

(d). Bahan penyekat panas, bahan ini tidak boleh menghantarkan panas dari konstruksi bangunan gedung dan konstruksi bangunan mesin. Bahan penyekat panas harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut.

·        Koefisien panas harus rendah

·        Daya tahan lembab yang baik

·        Daya tahan suhu yang tinggi

·        Masa jenis yang rendah

(e). Bahan penyekat bangunan, yang baik adalah udara diam mempunyai koefisien daya hantar yang paling rendah yaitu 0,02 J/det  0Cm. Konstruksi dinding berlaois dimana udara diam terdapat suara yang baik, juga bekerja sebagai isolasi panas yang sempurna. Bahan penyekat panas yang lain ialah, kayu, pelat serat kayu, pelat gabus, pelat damar buatan, pelat beton batu apung, pelat semen asbes, dan kertas yang dipreparasikan.

(3).  Bahan Paking

Bahan paking ialah bahan yang digunakan untuk perapat ruangan yang berisi zat cair atau gas. Sifat perapatannya dibedakan atas dua jenis yaitu;

(a).  Perapat statis, adalah perapatan bagian yang tidak bergerak terhadap satu sama lain, seperti paking tutup silinder head,  karter, dan lain-lainnya. 

(b).  Perapat dinamis, adalah perapatan bagian-bagian yang bergerak terhadap satu sama lain. perapatan dinamis ini dapat dibedakan dalam dua kelompok, yaitu perapatan bagian-bagian yang bergerak bolak-balik terhadap satu sama lain dan perapatan bagian-bagian yang berputar terhadap satu sama lain.

Bahan paking dibedakan dalam kelompok bukan metalik, setengah metalik

dan metalik.

(a).  Bahan paking bukan metalik.

Ø Alat perapat statis

·        Kertas dan karton, bahan yang terbuat dari campuran serat yang ditambah dengan perekat dan bahan pengisi. Sebagai serat digunakan serat kayu, serat kain tua, serat jerami dan serat kertas tua.

·        Fiber, bahan   terdiri dari lapisan-lapisan kertas yang diimpregnasikan (dijenuhkan) dengan damar buatan, fiber ini biasanya digunakan sebagai paking pelat .

·        Gabus, bahan ini berasal dari kulit pohon gabus. Gabus ini diikat

berupa pelat dan digunakan sebagai paking pelat.

Ø Alat perapat statis dan dinamis

·          Kulit, adalah bahan kulit binatang yang disamak dengan asam krom mineral dinamakan kulit krom. Kulit selain dipakai dalam bentuk gelang juga paking pelat-pelat, terutama digunakan dalam bentuk manset sebagai paking perapat untuk batang.

·          Karet, bahan ini terbuat dari karet alam dan jenis karet sintetis karena kekenyalanya yang besar termasuk bahan paking yang terbaik. Akan tetapi bahan paking ini hanya sesuai untuk media tertentu yaitu pada suhu, tekanan, dan kecepatan yang  tidak terlampau tinggi. Paking karet digunakan untuk perapat pipa-pipa air, dan lain-lain.

·          Asbes, adalah silikat magnesium yang ditemukan di alam dalam bentuk serat. Dalam bentuk itu daya tahan suhunya kira-kira 500 0C, akan tetapi, asbes biasanya diberi campuran karet dan grafit. Asbes digunkan sebagai paking pelat dan paking sumbat tabung, paking ini dibuat dalam berbagai bentuk.

·          Politetrafluoreten, ialah plastik termoplastis dalam keadaan murni daya tahan kimianya baik dan daya tahan suhunya kira-kira 260 0C akan tetapi, bahan ini sering juga ditambahkan kepada asbes sebagai bahan impegnasi. Politetrafluoereten digunakan sebagai paking pelat dan paking sumbat tabung dan terseia dalam berbagai macam bentuk. 

Ø Alat perapat dinamis

·        Katun dan rami, bahan ini berasal dari tumbuh-tumbuhan, seperti benang kenaf, katun, dan rami diimpregnasikan dengan bahan pelumas yang dipilih secara khusus dan dijalin menjadi paking bujur sangkar untuk digunakan sebagai paking sumbat tabung.

(b). Bahan paking setengah metalik.

Ø Alat perapat statis

·        Karet dengan kasa tembaga, tersedia dalam bentuk palet.

·        Asbes dengan kasa tembaga, paking ini terdiri dari kain asbes yang ditenun dengan tembaga. Keseluruhannya diimpregnasikan dengan suatu massa tahan panas dan kemudian diberi grafit pada salah satu sisi atau kedua belah sisinya.

·        Asbes dengan kasa baja, pada kedua belah sisi kasa baja yang ditenun rapat dan kuat ditempelkan dengan tekanan tinggi suatu lapisan tipis.

·        Asbes dengan salut tembaga yang tipis, asbes diberi sati lapisan tipis salut  tembaga dan dapat diperoleh sebagai barang jadi (gelang dan paking kepala).

(c).  Bahan paking metalik 

Ø Alat perapat statis, terbuat dari baja, tembaga, loyang, timbel, aluminium, dan nikel. Bahan ini digunakan dalam bentuk gelang persegi panjang, bulat, bulat telur, bentuk lensa, atau bentuk lain yang diinginkan. 

Ø Alat perapat dinamis terbuat dari bahan logam putih yang digunakan sebagai paking sumbang tabung dalam berbagai bentuk.