pemilihan dan sifat bahan

PEMILIHAN DAN SIFAT BAHAN

Keluaran dari industri dihasilkan dari sekurang-kurangnya satu, dan biasanya banyak, jenis bahan. Bahan-bahan ini diperolehi samada alam bentuk asli atau disentisiskan untuk menghasilkan bahan tiruan. Peningkatan nilai bahan ini bergantung kepada keupayaan menukar dan membentuknya kepada barangan atau keluaran yang sempurna.Terdapat banyak sekali bahan yang digunakan oleh jurutera pada masa kini. Campuran keluli sahaja berjumlah beberapa ribu jenis. Bagitu juga kaca dan polimer. Di samping bahan-bahan yang telah sedia ada, banyak juga bahan baru yang ditemui dan diperkenalkan dalam pasaran. Sesaorang jurutera perlu berkebolehan untuk memilih bahan yang “terbaik” untuk keluarannya. Rajah 1-6 menunjukkan contoh penggunaan untuk sebuah kenderaan. Walau bagaimana pun pemilihan bahan untuk pembuatan prouk tersebut sentiasa berubah dari masa ke semasa.

PEMILIHAN BAHAN

Suatu produk meati mampu berfungsi alam suasana yang ditentukan. Ia juga harus boleh bertahan pada jangka hayat yang diharapkan. Pemilihan bahan perlu mengambilkira kesesuaian bahan dan proses yang digunakan serta kesan proses ke atas sifat-sifat bahan tersebut. Di samping itu faktor kos juga amat penting

dipertimbangkan. Keseluruhan kos perlu dilihat seperti kos bahan dan kos proses untuk menghasilkan suatu produk. Bagitu juga kos yang harus ditanggung oleh pengguna untuk memperolehi dan menyenggara pruk tersebut. Kesimpulannya, suatu bahan yang dipilih untuk menghasilkan suatu prouk bergantung kepada beberapa faktor yang perlu diambilkira, antaranya;

􀂙 Kesesuaian bahan dengan fungsi penggunaan produk dan proses pembentukannya.

􀂙 Kebolehdapatan bahan dalam bentuk yang dikehendaki seperti di segi bentuk dimensi, tekstur permukaan dan had terima.

􀂙 Sifat-sifat pembuatan bagi bahan seperti sama ada ianya boleh dibentuk engan mudah, dimesin, dituangkan, dikimpal, dilakukan rawatan haba dan lain-lain lagi.

􀂙 Kesan pemerosesan terhadap sifat-sifat akhir bahan. Contohnya, kebaikan atau keburukan pemerosesan tertentu terhadap sifat-sifat atau hayat berguna bahan tersebut.

􀂙 Kesan-kesan terhadap masa an keperluan kepada perkhidmatan seperti kehausan, kegagalan lesu, rayapan, kesan-kesan terhadap alam sekitar, keserasian dengan bahan-bahan lain, akibat kegagalan dan juga

keselamatan.

􀂙 Keboleharapan terhadap bekalan bahan dan kesannya terhadap kos, contohnya ketergantungan terhadap bahan yang diimpot.

􀂙 Kos-kos pemerosesan dengan menggunakan cara-cara yang berlainan.

􀂙 Pembuangan atau pelupusan dan edar-semula bahan setelah lupus hayat bergunanya.

Faktor-faktor di atas perlu dikaji dan diteliti sebelum pemilihan “terbaik” dapat dibuat. Adalah tidak memadai dengan hanya memilih bahan termurah dan memenuhi fungsi yang diharapkan akan tetapi mahal untuk diproses.

BAHAN-BAHAN KEJURUTERAAN

Bahan kejuruteraan boleh dibahagikan kepada 3 kumpulan besar;

􀂙 Bahan logam,

􀂙 Bukan logam, dan

􀂙 Bahan komposit.

BAHAN-BAHAN LOGAM

Ia dibahagikan kepada 2 kumpulan;

􀂙 Logam feros (menganungi besi) seperti keluli dan besi tuang.

􀂙 Logam bukan feros.

Logam tulen biasanya jarang digunakan sepenuhnya dalam kejuruteraan kerana sifat-sifatnya yang ‘melampau’. Adakalanya tersangat baik untuk kegunaan tetapi dalam masa yang sama menunjukkan sifat yang tidak baik. Contohnya kupram, ia sangat baik untuk mengalirkan arus letrik dan haba tetapi lembut. Oleh itu aloi digunakan untuk mendapat sifat yang lebih seimbang. Asasnya, aloi mengandungi logam asas (biasanya lebih dari 50% daripada total jisim) sebagai logam nominal dan campuran logam lain mengikut sifat-sifat yang dikehendaki. Harga logam asas biasanya menentukan harga aloi. Oleh itu logam asas seboleh

mungkin harus paling murah. Contohnya keluli, besi adalah bahan asas dan murah. Logam-logam lain seperti molybdenum, vanadium, chromium, nikel, mangganese, silikon dan tungsten dicampurkan untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu untuk keluli. Jadual 1-3 menunjukkan anggaran nilai sifat bahan logam.

BAHAN BUKAN LOGAM

Bahan bukan logam yang sering ditemui dalam aplikasi kejuruteraan adalah seperti asbestos, konkrit, getah, kayu, minyak, seramik, intan, plastik dan lain-lain.

BAHAN KOMPOSIT

Komposit digunakan sekiranya tiada bahan tertentu yang boleh memenuhi kehendak rekabentuk dengan sempurna. Ianya terdiri dari dua atau lebih bahan bagi menghasilkan sifat baru dan tersendiri.

SIFAT-SIFAT BAHAN

Sifat-sifat bahan boleh dibahagikan kepada beberapa kumpulan; Sifat Mekanikal Sifat mekanikal adalah dikira dari tindakan bebanan ke atas bahan. Penentuan sifat nini dibuat dari berbagai ujian antaranya ialah ujian ketegangan, kelesuan, hentaman, lesu dan rayapan. Seseorang jurutera perlu mengetahui keadaan ujian seperti kadar terikan dan suhu ujian sebelum boleh menggunakan data-data ujikaji tersebut dengan selamat. Beberapa sifat mekanikal yang perlu dipertimbangkan adalah seperti berikut;

Kekuatan

Ia adalah keupayaan menahan daya tanpa rekah. Bergantung kepada jenis daya, sesuatu bahan mempunyai nilai kekuatan yang berbeza. Contohnya, kekuatan mampatan mungkin tidak sama dengan kekuatan tegangannya. Dari ujian tegangan, berbagai maklumat bahan boleh diperolehi. Antaranya had selamat bahan dapat menahan bebanan semasa penggunaannya, had alahnya dan lain-lain. Spesimen untuk ujian disediakan dalam ukuran yang standard (Rajah 1-7). Ia dicengkam pada kedua hujungnya dan ditarik hingga putus. Beban serta pemanjangan spesimen boleh dicatatkan dan hasil ujian diplotkan bagi kegunaan analisis. Kelakuan dalam tegangan berbeza antara bahan ke bahan. Kelakuan ini dipengaruhi oleh suhu ujian dan kadar keterikan yang digunakan. Rajah 1-8 dan 1-9 menunjukkan lakaran skematik ujian yang boleh digunakan untuk memperolehi sifat-sifat mekanikal bagi bahan kejuruteraan dari hasil ujian ketegangan yang telah dijalankan.

Keanjalan

Keanjalan ialah keupayaan bahan untuk kembali kepada keadaan asal apabila daya dilepaskan. Canggaan spesimen yang dibebankan anjal hingga ke titik A. Titik A dikenali sebagai had keanjalan dan hingga ke titik ini Hukum Hooke dipatuhi. Rajah 1-9 menerangkan keanjalan bagi sejenis bahan logam. Nisbah ketegasan dengan keanjalan dalam kawasan kedua-duanya berkadar dipanggil Modulus Keanjalan Young, E. Nilai E bagi beberapa bahan ditunjukkan dalam Jadual 1-4. Tergantung kepada bentuk dan dimensinya, canggaan sesuatu spring contohnya akan ditentukan oleh nilai E. Jika nilai E tinggi, ketegasan yang tinggi diperlukan untuk mencangga spring. Dari Jadual 1-4, spring keluli adalah 3x lebih tegar dari spring aluminium. Jika ketegasan ditingkatkan, bahan akan mencangga secara kekal. Ini bermaksud tidak semua keterikan dapat dipulihkan jika ketegasan dilepaskan (keterikan plastik).

Sifat Plastik

Sifat ini bermaksud bahan membenarkan ia dibentuk di bawah tekanan dan tetap pada bentuk tersebut apabila tekanan dilepaskan. Kemuluran Ialah kebolehan bahan dipanjangkan dalam keadaan tetap dengan menggunakan daya tegangan. Kemuluran ialah ukuran canggaan plastik sebelum sesuatu bahan gagal. Ia penting dalam penarikan dawai atau membuat kepingan. Keliatan Ialah keupayaan bahan menyerap tenaga yang tinggi sebelum rekah atau pecah. Suatu bahan yang kuat (boleh menahan tegasan yang tingi) dan mulur (boleh menahan keterikan yang tinggi) memerlukan tenaga yang tinggi sebelum pecah atau gagal. 

Kerapuhan

Ialah sifat yang menyebabkan rekahan tanpa canggaan yang banyak (tenaga yang boleh diserap adalah rendah). Sifat ini ditentukan dari ujian hentaman ke atas spesimen yang standard. Kerapuhan dipengaruhi oleh suhu dan ujian hentaman biasa digunakan untuk menentukan suhu peralihan suatu bahan iaitu suhu yang

membuat bahan mulur menjadi rapuh. 

Kekerasan

Ialah kemampuan bahan menahan kehausan atau cakaran atau keupayaan menahan diri dari dilekuk atau ditembusi bahan lain.

SIFAT FIZIKAL

Sifat-sifat fizikal yang perlu diambilkira adalah seperti ketumpatan, pengembangan haba dan keberaliran, titik didih, sifat-sifat elektrik, optik dan magnetik.

SIFAT KIMIA

Sifat-sifat kimia yang menjadi pertimbangan antaranya ialah pengoksidaan, karatan, keracunan, kemudah-terbakaran dan lain-lain.

SIFAT PEMBUATAN

Sifat ini menerangkan kesesuaian suatu bahan dengan proses yang akan dilalui. Ianya termasuk kebolehmesinan, kebolehterikan, kebolehtuangan, kebolehkimpalan dan sebagainya. Daripada pernyataan di atas dapat dilihat bahawa pemilihan bahan yang sesuai untuk tujuan pembuatan adalah merupakan suatu yang kompleks. Ini adalah kerana proses pembuatan itu sendiri melibatkan pelbagai disiplin daripada rekabentuk,

pemilihan bahan, perancangan pengeluaran sehinggalah kepada pemilihan proses yang paling sesuai.

Rajah 1-10 menunjukkan satu contoh barangan yang lazim kita lihat dan gunakan. Perhatikan jenis-jenis bahan dan proses yang dipilih atau digunakan. Faktor-faktor yang penting di sini ialah keselamatan, kekuatan, rintangan karatan dan rupabentuk yang menarik.

Subscribe to receive free email updates: