Faktor Penting Pemilihan Material Teknik Pada Proses Desain
Pemilihan material ialah suatu hal yang sungguh penting pada dikala merancang suatu produk. Ada sejumlah aspek yang mesti diperhitungkan pada dikala akan menegaskan material teknik salah satunya yakni sifat meterial menyerupai kerapatan, kekuatan, fleksibilitas, bisa mesin, kekakuan, konduktivitas listrik dan termal dan ketahanan kepada korosi. Selain itu, fasilitas untuk diperbaiki serta ongkos material juga ialah hal yang sungguh penting untuk dipertimbangkan. Para engineer akan senantiasa mencari material yang lebih besar lengan berkuasa dengan harga yang lebih terjangkau.
Secara biasa sifat material dibagi menjadi tiga yakni kelistrikan, mekanis dan thermal. Dalam aplikasi kelistrikan, relativitas listrik material sangatlah penting. Hal ini berhubungan dengan seberapa besar ketahanan material kepada fatwa listrik. Sementara itu, dalam pengaplikasian teknik mesin, sipil dan dirgantara, yang terpenting untuk diperhitungkan yakni sifat mekanik material. Sifat mekanik tersebut termasuk modulus elastisitas, modulus kekakuan, kekuatan tarik, kekuatan tekan, rasio kekuatan kepada berat, modulus ketahanan dan modulus ketangguhan.
Dalam pengaplikasian yang berafiliasi dengan fluida baik itu cair maupun gas, sifat thermofisik menyerupai massa jenis, konduktivitas thermal, kapasitas panas, viskositas, tekanan uap dan kompresibilitas ialah hal yang sungguh penting. Ekspansi thermal suatu material baik padat maupun fluida juga ialah aspek rancangan yang sungguh penting.
Sifat material sungguh bergantung pada banyak aspek tergolong bagaimana material tersebut diproses, umurnya, komposisi kimianya dan ketidakhomogenan atau keanehan di dalam material tersebut.
Berikut yakni beberapa properti material yang sanggup dijadikan pola untuk penyeleksian material teknik pada proses desain.
Resistivitas Listrik (Electrical Resistivity)
Nilai esistivitas listrik yakni ukuran resistansi material kepada fatwa listrik. Contohnya yakni plastik dan keramik lazimnya memiliki nilai resistivitas yang tinggisedangkan logam memiliki nilai resistivitas yang rendah.
Massa Jenis (Density)
Massa jenis didefinisikan selaku massa per satuan volume, ini yakni ukuran seberapa padat material untuk volume tertentu. Contoh: kerapatan rata - rata paduan alumunium adalah 2700 Kg/m3 kalau dibandingakan dengan kerapatan baja sebesar 7850 Kg/m3, alumunium memiliki massa jenis kira - kira sepertiga dari massa jenis baja.
Modulus Elastisitas (Modulus of Elasticity)
Modulus elastisitas atau disebut juga young's modulus yakni ukuran seberapa mudah suatu material akan meregang pada dikala ditarik (mengikuti gaya tarik) atau seberapa baik material akan memendek pada dikala didorong (mengikuti gaya tekan). Semakin besar nilai modulus elastisitas maka kian besar gaya yang diperlukan untuk meregangkan atau memperpendek material. Misalnya modulus elastisitas pada alumunium berada pada kisaran 70 hingga 79 GPa (Giga Pascal) sedangkan baja memiliki modulus kisaran 190 hingga 210 GPa, maka dari itu baja tiga kali lebih kaku dari paduan alumunium.
Modulus Kekakuan/Modulus Geser (Modulus of Rigidity/Shear Modulus)
Modulus kekakuan yakni ukuran seberapa mudah suatu materi sanggup dipelintir atau dicukur. Nilai modulus kekakuan, juga disebut modulus geser yang berbincang resistansi material tertentu kepada deformasi geser. Engineer menimbang-nimbang nilai modulus geser dikala menegaskan materi untuk poros yang ialah batang yang dikenakan torsi puntir. Misalnya, modulus kekakuan atau modulus geser untuk paduan aluminium berada pada kisaran 26 hingga 36 GPa, sedangkan modulus geser untuk baja berada pada kisaran 75 hingga 80 GPa. Oleh alasannya itu, baja kira-kira tiga kali lebih kaku dalam pemotongan dibandingkan aluminium.
Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Kekuatan tarik material diputuskan dengan mengukur beban tarik maksimum yang sanggup ditahan oleh spesimen material dalam bentuk batang persegi panjang atau silinder tanpa kerusakan. Kekuatan tarik atau strength ultimate suatu materi dinyatakan selaku gaya tarik maksimum per satuan luas penampang spesimen. Ketika spesimen material diuji kekuatannya, beban tarik yang dipraktekkan dinaikkan secara perlahan. Pada permulaan pengujian, material akan mengalami deformasi lentur yang artinya kalau beban dilepas maka material akan kembali ke ukuran dan bentuk semula tanpa deformasi permanen. Titik di mana materi berbincang sifat lentur ini disebut titik luluh (yield point). Kekuatan luluh (yield strength) mewakili beban maksimum yang sanggup ditahan material tanpa mengalami deformasi permanen. Dalam aplikasi rancangan teknik tertentu, kekuatan luluh (yield strength) digunakan selaku kekuatan tarik.
Kekuatan Kompresi (Compression Strength)
Beberapa material lebih tahan kepada kompresi (tekanan) dibandingkan dengan kepada tegangan, umpamanya yakni beton. Kekuatan kompresi suatu material diputuskan dengan mengukur beban tekan maksimum yang sanggup dibawa oleh spesimen material dalam bentuk batang persegi panjang, silinder, atau kubus tanpa kerusakan. Kekuatan tekan ultimate suatu material dinyatakan selaku gaya tekan maksimum per satuan luas penampang benda uji. Beton memiliki besar lengan berkuasa tekan pada kisaran 10 hingga 70 MPa.
Modulus Ketahanan (Modulus of Resilienc)
Modulus ketahanan yakni sifat mekanik suatu materi yang berbincang seberapa efektif materi tersebut dalam menyerap energi mekanik tanpa mengalami kerusakan permanen.
Modulus Ketangguhan (Modulus of Toughness)
Modulus keperkasaan yakni sifat mekanik suatu material yang berbincang kesanggupan material untuk menanggulangi beban berlebih sebelum patah.
Rasio Kekuatan Terhadap Berat (Strength-to-Weight Ratio)
Seperti yang tersirat dari perumpamaan tersebut, rasio kekuatan kepada berat yakni rasio kekuatan material kepada berat spesifiknya (berat material per satuan volume). Berdasarkan aplikasinya, para engineer menggunakan hasil atau kekuatan ultimate material dikala menegaskan rasio kekuatan kepada berat material.
Ekspansi Thermal (Thermal Expansion)
Ekspansi Termal Koefisien perluasan linier sanggup digunakan untuk menegaskan pergeseran panjang (per panjang asli) material yang hendak terjadi kalau suhu material diubah. Ini yakni properti material penting untuk diperhitungkan dikala merancang produk dan struktur yang diinginkan mengalami pergeseran suhu yang relatif besar selama masa pakai.
Konduktivitas Thermal (Thermal Conductivity)
Konduktivitas termal yakni sifat material yang berbincang seberapa baik material dalam mentransfer energi termal (panas) dari kawasan bersuhu tinggi ke kawasan bersuhu rendah di dalam material.
Kapasitas Panas (Heat Capacity)
Beberapa material lebih baik dari lainnya dalam menyimpan energi panas. Nilai kapasitas panas mewakili jumlah energi panas yang diinginkan untuk mengoptimalkan suhu satu kilogram massa material sebesar satu derajat Celcius atau jumlah energi panas yang diinginkan untuk mengoptimalkan satu pon massa material sebanyak satu derajat Fahrenheit. Bahan dengan nilai kapasitas panas yang besar baik dalam menyimpan energi panas.
Viskositas, tekanan uap, dan modulus curah kompresibilitas yakni sifat fluida embel-embel yang diperhitungkan para engineer dalam proses desain.
Viskositas (Viscosity)
Nilai viskositas suatu fluida berbincang seberapa mudah fluida tersebut sanggup mengalir. Semakin tinggi nilai viskositas, kian besar resistansi yang dipersiapkan fluida untuk mengalir. Misalnya, diperlukan lebih minim energi untuk memuat air dalam pipa dibandingkan dengan untuk memuat oli motor atau gliserin.
Tekanan Uap (Vapor Pressure)
Dalam keadaan yang sama, fluida dengan nilai tekanan uap rendah tidak akan menguap secepat cairan bertekanan uap tinggi. Misalnya, kalau meninggalkan panci berisi air dan panci berisi minyak goreng berdampingan di dalam ruangan, air akan menguap dan meninggalkan panci jauh sebelum adanya pergeseran pada volume minyak goreng.
