Yuk pahami sifat mekanik dari material besi

Mechanical Properties (Sifat Mekanik) adalah sifat-sifat dari bahan yang berkaitan dengan kelakuan (behavior) terhadap pembebanan mekanik pada besi. Sifat-sifat ini perlu dipertimbangkan ketika menentukan produk konstruksi baja yang akan digunakan serta proses pengolahan yang dilakukan.  Mechanical Properties (Sifat Mekanik) yang akan dibahas pada artikel ini meliputi:

• Strength (Kekuatan)
• Toughness (Kekerasan)
• Ductility (Elastisitas)
• Weldability (Kemampuan Las)
• Durability (Ketahanan)

Untuk desain, mechanical properties atau sifat mekanik diturunkan dari nilai minimum yang ditentukan dalam standar produk yang relevan. Kemampuan las ditentukan oleh kandungan kimia dari paduan, yang diatur oleh batasan dalam standar produk. Durability (ketahanan) tergantung pada jenis paduan khusus – baja karbon biasa, baja pelapukan atau baja tahan karat.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Mechanical Properties

Baja memperoleh sifat mekanisnya dari kombinasi komposisi kimia, perlakuan panas dan proses manufaktur. Sementara unsur utama baja adalah besi, penambahan unsur-unsur lain dalam jumlah sangat kecil dapat memiliki efek yang nyata pada sifat-sifat baja. Kekuatan baja dapat ditingkatkan dengan penambahan paduan seperti mangan, niobium dan vanadium. Namun, penambahan paduan ini juga dapat mempengaruhi properti lain, seperti elastisitas, kekerasan, dan kemampuan las.

Unsur-unsur paduan juga menghasilkan respon yang berbeda ketika bahan dikenakan perlakuan panas yang melibatkan pendinginan pada tingkat yang tertentu. Proses manufaktur mungkin melibatkan kombinasi perlakuan panas dan kerja mekanis yang sangat penting untuk performa baja.

Kerja mekanis terjadi ketika baja sedang digulung atau dibentuk. Semakin banyak baja digulung, akan semakin kuat. Efek ini tampak jelas dalam standar material, yang cenderung menentukan pengurangan tingkat yield strength (kekuatan luluh) dengan meningkatnya ketebalan material.

Strength (Kekuatan)

Dalam dunia Engineering (Material Engineering terutama), dua hal ini yang menjelaskan karakteristik utama dari material. Namun sebenarnya pengertian keduanya sangat berbeda. Yield strenght (Kekuatan luluh) adalah tegangan minimum ketika suatu material kehilangan sifat elastisnya.

Tensile strength (Kekuatan tarik) adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah. Standar produk juga menentukan kisaran nilai yang diizinkan untuk Ultimate Tensile Strength (UTS). UTS minimum relevan dengan beberapa aspek desain.Beberapa bahan dapat patah begitu saja tanpa mengalami deformasi, yang berarti benda tersebut bersifat rapuh atau getas (brittle). Bahan lainnya akan meregang dan mengalami deformasi sebelum patah, yang disebut dengan benda elastis (ductile).

Kekuatan tarik umumnya dapat dicari dengan melakukan uji tarik dan mencatat perubahan regangan dan tegangan. Titik tertinggi dari kurva tegangan-regangan disebut dengan kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength). Nilainya tidak bergantung pada ukuran bahan, melainkan karena faktor jenis bahan. Faktor lainnya yang dapat mempengaruhi seperti keberadaan zat pengotor dalam bahan, temperatur dan kelembaban lingkungan pengujian, dan penyiapan spesimen.

Toughness (Kekerasan)

Dalam baja, kemungkinan bisa muncul bentuk retakan yang sangat kecil. Jika baja tidak cukup kuat, ‘retak’ dapat merambat dengan cepat, tanpa deformasi plastis dan menghasilkan ‘patah getas’. Risiko patah getas meningkat bergantung ketebalan, tegangan tarik, penguat stres dan pada suhu yang lebih dingin. Ketangguhan baja dan kemampuannya menahan fraktur getas bergantung pada sejumlah faktor yang harus dipertimbangkan pada tahap spesifikasi.

Ductility (Elastisitas)

Ductility adalah ukuran tingkat di mana materian dapat memanjang di bawah beban tarik sampai batas tertentu. Ductility perlu diperhatikan untuk beberapa pemanfaatan besi. Mengurangi risiko perambatan retak saat proses fabrikasi pengelasan, pembengkokan, dan pelurusan. Jika nilai dari ductility sudah tertulis jelas, maka, kita bisa mengolah dengan cara yang tepat.

Weldability (Kemampuan Las)

Semua baja struktural pada dasarnya bisa dilas. Pengelasan melibatkan proses melelehkan baja secara lokal yang kemudian mendingin. Kecepatan proses pendinginan bergantung material di sekitarnya. Misalnya balok (beam), menawarkan “heat sink” (perangkat atau substansi untuk menyerap panas yang berlebihan atau tidak diinginkan) besar dan area las yang relatif kecil. Hal ini bisa menyebabkan pengerasan “heat affected zone (HAZ)” atau zona terkena panas dan mengurangi toughness (kekerasan).

Durability (Ketahanan)

Sifat penting lainnya adalah pencegahan korosi. Meskipun baja tahan karat khusus tersedia di pasaran, baja jenis ini biasanya tidak digunakan dalam konstruksi bangunan. Cara paling umum untuk memberikan perlindungan korosi pada baja konstruksi adalah dengan mengecat atau menggembleng (galvanizing). Jenis dan tingkat perlindungan lapisan yang diperlukan tergantung pada tingkat paparan, lokasi, umur desain, dll. Dalam banyak kasus, di bawah situasi kering internal, tidak ada lapisan pelindung korosi yang diperlukan selain perlindungan api yang tepat.

Aplikasi Praktis Dari Sifat-Sifat Mekanik Besi

1. Karya Seni-Robot

Salah satu contoh aplikasi praktis dari sifat-sifat mekanik besi adalah pada karya seni paling mengesankan dari pemanfaatan limbah besi dalam seni berikut ini!

Pembuatan robot besar yang terbuat dari sisa-sisa produk besi atau limbah besi ini bukan hanya karya seni yang mencolok secara visual, tetapi juga menunjukkan kemampuan material besi untuk bertahan dalam bentuk yang rumit dan besar.

Robot besi ini seringkali dibuat dengan menggunakan sisa-sisa pipa, plat, rantai, dan bagian-bagian besi lainnya yang tidak lagi digunakan dalam industri atau konstruksi. Proses penyatuan dan pengaturan kembali limbah besi ini memerlukan keterampilan dan kreativitas tingkat tinggi, sementara juga menekankan kekuatan dan ketahanan material besi.

Selain menjadi pemandangan yang mengagumkan, robot besi ini juga mencerminkan konsep daur ulang dan penggunaan kembali yang berkelanjutan dalam seni. Dengan mengubah limbah besi menjadi karya seni yang fungsional dan menarik, kita tidak hanya mengurangi jumlah limbah yang masuk ke tempat pembuangan akhir, tetapi juga menginspirasi orang lain untuk memandang kembali nilai dari barang-barang yang dianggap sebagai sampah.

Melalui contoh robot besi yang terbuat dari limbah besi, kita dapat melihat bagaimana material yang awalnya dianggap tidak berguna bisa diubah menjadi sesuatu yang luar biasa. Ini juga menyoroti potensi kreatif dan berkelanjutan dalam penggunaan material besi, serta mengapresiasi kekuatan dan ketahanannya dalam menghadapi tugas yang kompleks dan menantang.

Bagaimana Perkasa Partner?! Sudah lebih tahu kan tentang seluk beluk besi? Dengan mengetahui lebih detail tentang sifat mekanik dari besi, pengetahuan kita tentang material yang sesuai dengan kebutuhan akan semakin banyak.