HOW  TO SELECT AN..
ENGINEERING MATERIAL?

Some factors to be considered are..

1st.. Cost

  • Price (harga)

Logam dan plastik yang paling umum harganya antara 0,25 – 1$/lb. Beberapa polimer langka bahkan bisa berharga 10.500$/lb. Hal ini tentu cukup mahal,tapi terkadang properti khusus dari suatu material yang mahal bisa menjadikannya pilihan yang tepat untuk desain tertentu. Beryllium berharga 900$/lb dalam bentuk lembaran, namun ia memiliki kekakuan yang lebih tinggi dari baja & ia lebih ringan. Tantalum seharga 150$/lb digunakan pada aplikasi korosi yang tinggi. Properti-properti seperti ini membuatnya menjadi pilihan yang ekonomis untuk aplikasi tertentu.

Keramik dan komposit tidak tercantum dalam daftar harga sebab material ini umumnya tidak tersedia dalam bentuk standar seperti plat, batang atau lembaran. Keramik harus dicetak dalam bentuk yang spesifik, sedangkan untuk komposit yang umum tersedia ialah glass(RTP) dan fabric-reinforced thermoset.

Harga boron dan karbon filamen untuk high strength composite masih dalam kisaran 15-200$/lb. Keramik dapat seharga 0,6$/lb untuk pasir alumunium oksida sampai 400$ untuk cetakan part yang kecil seberat 100 gram. Hal yang sama juga berlaku untuk produk karbon.

Beberapa bushing karbon ukuran kecil dijual seharga 0,15$/lb per buah dimana untuk bushing yang sama dengan bahan karbon grade tinggi bisa berharga 20$. Khusus untuk keramik dan komposit, cukup sulit untuk mendapatkan variasi alternatif harga sebab tidak ada patokan umum untuk harga per pound-nya.

  • Amount of Purchase (jumlah pembelian)

Estimasi harga di atas didasarkan pada pembelian jumlah besar, seperti cetakan  peluru dalam plastik dan logam panas. Semua material teknik yang dibeli dalam jumlah kecil biasanya memiliki penambahan ekstra. Sebagai contoh, baja 1030 dalam kondisi panas dijual 0,25$/lb sedangkan material yang sama seberat 1000lb dalam kondisi lelehan vakum dijual 6$/lb. Salah satu alat baja termurah,W1, hanya seharga 1,5$/lb untuk pipa roll panas. Namun untuk pipa yang sudah di-polish harganya menjadi sekitar 6$/lb. Oleh karena itu jika kita membeli dalam jumlah kecil perlu mempertimbangkan penanganan ekstra.

Jika hendak memproduksi part dalam jumlah besar dan material polimerik, keramik ataupun logam adalah bahan yang dicari, maka salah satu jalan yang membantu dalam membandingkan harga material tersebut adalah harga per unit volumenya. 30$/lb mungkin terlihat mahal untuk sebuah plastik, tapi jika ia memiliki spesific gravity 15 dibandingkan dengan baja yang hanya 7,8 maka kita mendapatkan volume lebih besar dalam satu pound plastik daripada dalam satu pound baja. Begitu pula untuk beryllium tampak lebih murah jika dibandingkan dengan volume yang didapat. Namun begitu, besi tuang merupakan logam yang termurah.

Intinya,

Harga bukan menjadi pertimbangan utama dalam memilih suatu material untuk desain tertentu. Jika jumlah komponen yang akan diproduksi kecil, maka harga bukanlah faktor utama. Sebaliknya jika melibatkan material dalam jumlah banyak.

Pertimbangan lainnya dalam segi ekonomis adalah..

  • Service Life (masa pakai)

Jika suatu mesin di desain untuk tahan lama, akan lebih ekonomis bila memilih material mentah yang mahal dengan kekuatan tertinggi, wear resistance dan properti lain yang dapat berpengaruh dalam ketahanannya.

  • Fabricability (mampu bentuk)

Material yang sifat mampu mesinnya rendah akan menambah biaya permesinan untuk membentuknya. Beberapa material seperti cemented carbide bahkan tidak dapat dilakukan proses permesinan biasa. Ia hanya bisa dibentuk dengan teknik manufaktur tertentu seperti penggerindaan, electrical discharge machining (EDM) atau electrochemical machining.

  • Weldability (mampu las)

Beberapa material membutuhkan teknik penggabungan khusus yang menambah biaya produksi. Titanium tidak dapat di las di udara atmosfer dan membutuhkan gas inert yang cukup mahal. Contoh lain yang menunjukkan sifat mampu las berpengaruh pada biaya adalah pengelasan untuk material baja karbon rendah, HSS dan alat-alat baja lainnya.

Kesimpulan untuk faktor biaya..

Patokan terbaik untuk membandingkan material yang akan dipilih sebagai sebuah part adalah harga per piece setelah pembentukan. Angka ini telah mencakup harga material per unit termasuk biaya pembentukannya.

 

2nd.. Properties

  • Pikirkan terlebih dahulu kondisi operasionalnya lalu perkirakan properti mekanis yang paling berpengaruh terhadap kondisi tersebut.

Jika alat tersebut mengalami pembebanan dinamis maka dipilih material dengan kekuatan lelah tinggi. Alat yang mengalami beban kejut membutuhkan material dengan kekuatan impact yang baik. Sebagai contoh, poros memerlukan material berkekuatan geser yang cukup untuk mengatasi torsi yang ditransmisikan. Kekakuan (modulus elastisitas) penting untuk pegas, rambatan retak penting pada alat dengan kondisi operasional temperatur tinggi.

  • Properti Fisik

Terkadang sifat fisik yang penting dapat berlaku janggal seperti pada konduktivitas permukaan. Part plastik kadang butuh derajat self-flammability yang spesifik. Koefisien ekspansi thermal merupakan salah satu properti yang sering dilupakan tetapi hal ini penting ketika dua material yang berbeda dikencangkan bersama dan dipanaskan (e.g. Bimetal)

  • Properti Kimia

Salah satu properti kimia yang penting adalah ketahanan pada kondisi lingkungan. Contohnya sifat tahan karat. Apabila karat dianggap dapat mengganggu fungsi kerja suatu part maka perlu dipertimbangkan corrosion rate yang dapat ditoleransi.

Komposisi kimia bisa menjadi faktor seleksi material yang penting untuk beberapa alasan selain sifat tahan karat. Logam paduan yang mengandung kobalt tidak boleh digunakan sebagai part untuk reaktor nuklir dikarenakan radiasi dapat mengakibatkan kobalt membentuk isotop radioaktif dengan masa paro waktu yang signifikan yang nantinya menjadi limbah radioaktif saat waktunya part tersebut untuk diganti.

  • Dimensi

Desainer harus menentukan toleransi dan kebutuhan finishing permukaan. Beberapa material teknik lebih stabil dalam proses permesinan ketimbang yang lain. Untuk plastik, sebaiknya dipilih yang tidak lekas bereaksi thd pergerakan yang disebabkan oleh absorbsi kelembaban.

Jika materialnya panjang dan ramping, ia perlu dijauhkan dari logam perlakuan dingin karena mudah melendut saat proses permesinan.

 

3rd.. Bussiness Issue

Di beberapa negara Eropa dan di Amerika, sifat ramah lingkungan juga berpengaruh penting dalam pemilihan material bahkan bisa lebih penting ketimbang faktor ekonomis. Ada beberapa aturan yang dibuat pemerintah setempat, contoh oleh Food and Drug Admin. di Amerika Serikat, yang mengatur material tertentu yang boleh digunakan atau tidak sebagai peralatan makan (food grade) dan untuk alat phrostetik. Hal ini menyangkut peraturan asuransi yang mengatur material untuk konstruksi yang diperbolehkan dalam beberapa tipe bejana bertekanan.

Hal-hal seperti ini disebut “bussiness issue” sebab mau tidak mau pebisnis harus menghadapinya. Mengabaikan faktor ini malah buntutnya bisa menimbulkan denda atau kerugian lain dalam bermacam cara (e.g. hukuman pidana ^^).

Beberapa faktor yang termasuk dalam bisnis issue:

  • Recyclability

Ini melibatkan jumlah sampah & limbah akibat proses produksi ataupun oleh barang itu sendiri. Oleh karena itu kini sering dipilih material yang dapat di daur ulang. Contoh: material thermoplastik lebih mudah di-daur ulang ketimbang material thermoset.

  • Healthness

Masalah kesehatan juga menjadi faktor dalam seleksi material. Beberapa material memakai zat karsinogen dalam pembuatannya. Beberapa material adalah beracun dan perlu dipertimbangkan untuk digunakan dalam produk konsumen. Material dengan kandungan komponen organik yang mudah menguap (VOG) juga patut dihindarkan jika mungkin.