2.0 Tugasan Bertulis

JENIS BAHAN MENTAH

Pada masa ini terdapat banyak jenis bahan mentah semulajadi dan bahan

buatan yang telah dihasilkan oleh manusia. Untuk memudahkan penerangan, pelbagai

bahan mentah dibahagikan kepada enam kumpulan utama iaitu logam,polimer, kaca,

komposit, kayu dan getah.

KAYU

Kayu adalah sejenis bahan mentah yang terdapat

secara semulajadi dan sumber yang boleh diganti. Kayu

merupakan bahan binaan yang paling meluas digunakan

dalam pembinaan di kawasan beriklim tropika. Kayu

merupakan sejenis bahan binaan paling meluas digunakan

dalam pembinaan di kawasan tropika.

Penggunaannya berkembang sejak zaman

Kesultanan Melayu Melaka terutamanya dalam pembinaan istana dan kediaman. Pada

masa kini kayu balak telah berkurangan disebabkan permintaan yang tinggi

terutamanya di luar negara, aktiviti pembalakan haram dan pembukaan kawasan

pertanian dan penempatan barn.

Aktiviti pembalakan yang tidak terkawal menyebabkan kayu balak akan lupus

suatu masa nanti. Semua pihak samada kerajaan atau pengusaha balak mesti

berusaha untuk menanam semula kawasan hutan yang telah diterokai bagi

mengekalkan Malaysia sebagai salah satu negara pengekspot kayu terbesar di

dunia di masa hadapan.

2

Di Malaysia terdapat lebih daripada 1000 spesis kayu tetapi hanya 80 spesis

sahaja yang mempunyai nilai komersial untuk digunakan dalam industri pembinaan.

Selain itu, kayu juga digunakan untuk menghasilkan alkohol kayu, arang,

turpentine, dan lain-lain.

Kegunaan Kayu

KUMPULAN NAMA KEGUNAAN

KERAS DAN BERAT CENGAL Kapal, rangka, ukiran

BALAU Jambatan, cerocok, gelegar, lantai dan

perabot

KEKATUNG Rasuk, rangka pintu/ tingkap,

pemegang alat, lantai, parket dan panel

MERBAU Kerja hiasan, parket, perabot, venire

dan pemegang alat

RESAK Pembinaan berat, tiang rasuk, corocok,

lantai, jambatan, kapal, rangka pintu /

tingkap

TEMBUSU Pembinaan berat, lantai, parket dan

perabot

KERAS DAN

SEDERHANA BERAT

KEMPAS Pembinaan berat, tiang gelegar, panel,

jambatan, parket, gerobok, cerocok dan

pemegang alat

KERUING Pembinaan umum, tiang, landasan,

jambatan dan gerabak lori

KAPUR Kekuda, rasuk dan tiang

3

TUALANG Tiang rasuk, lantai, perabot

KERAS DAN RINGAN NYATUH Pintu, tingkap, rasuk, tiang, lantai,

perabot

MERANTI Pembinaan, lantai, perabot, papan

lapis, pelapisan pintu, tingkap dan

panel

RAMIN Hiasan perabot, binding dalam dan

panel

SEPETIR Gerobok, panel dan perabot

KAYU GETAH Perabot, panel, susur tangga dan

parket

Kebaikan dan kelemahan kayu

KEBAIKAN KAYU KELEMAHAN KAYU

Mempunyai nisbah kekuatan berat yang

tinggi:

i. Kekuatan mampatan 5 hingga 25

N/mm2.

i i . Ketumpatan antara 400 hingga

1100 kg /m3.

Mudah terbakar dan api mudah merebak

dengan cepat.

Senang dikerjakan berbanding dengan

bahan lain seperti besi.

la cepat mengecut dan meleding

kerana perubahan cuaca yang

4

drastik dan merosakan mutu kayu.

Mempunyai rupabentuk kemasan yang

menarik.

Kos penyelenggaraan bangunan

lebih tinggi kerana mudah reput,

lembab dan berkulat serta'ianya mudah

diserang serangga perosakKelasakan yang tinggi jika diawetkan.

Kepelbagaian penggunaannya

LOGAM

LOGAM FERUS

Logam ferus adalah logam yang mengandungi besi. Logam ferus digunakan

dengan begitu meluas kerana bahan ini mudah didapati, ekonomi dan mempunyai sifat-

sifat magnetic yang unik di samping sifat fizikal yang lain.

Aloi-aloi ferus boleh dibentuk dengn mudah dalam keadaan sepuhlindap dan

kemudiannya boleh diberikan rawatan haba untuk mendapatkan sifat-sifat kekerasan

seperti kikir, sifat mulur seperti cangkuk kren atau dibajakan untuk dijaadikan alat gerudi.

Logam ferus boleh dibahagikan kepada tiga jenis utama iaitu besi keluli (besi

waja), besi tempa dan besi tuang.

KELULI

Keluli merupakan logam yang sangat berharga yang diketahui oleh manusia.

Keluli adalah jenis logam yang paling banyak dan meluas digunakan. Keluli dihasilkan

melalui proses pengoksidaan yang mengurangkan jumlah karbon, silicon, mangan,

fosforus dn sulfur di dalam campuran besi jongkong lebur dan keluli sekerap.

5

Keluli karbon

Klasifikasi Dan Kegunaan Keluli Karbon Biasa.

Keluli karbon merupakan jenis keluli yang paling banyak dihasilkan brbanding

dengan jenis-jenis yang lain. Keluli karbon adalah terdiri daripada campuran besi dan

karbon.

Terdapat juga bahan-bahan lain dalam jumlah yang kecil seperti mangan,

fosforus, sulfur dan silicon untuk membantu meningkatkan kekuatan muktamad dan

menjadikan lebih keras. Kekuatan keluli karbon bergantung kepada kandungan karbon

yang terdapat di dalamnya iaitu bertambah dengan bertambahnya peratus kandungan

karbon.

Keluli karbon biasa dikelaskan kepada 3 kumpulan.

i. Keluli karbon rendah mengandungi kurang daripada 0.3 %C

ii. Keluli karbon sederhana mengandungi 0.3 - 0.8 %C.

iii. Keluli karbon tinggi mengandungi lebih dari 0.8%C.

Keluli aloi

Keluli aloi ialah aloi besi dan karbon yang mengandungi unsure-unsur

pengaloian seperti mangan, silicon, sulfur dan fosforus dengan peratus kandungan yang

tinggi antara 0.5% hingga 2%. Tujuan utama ialah untuk mempertingkatkan mutu dan

sifat-sifat keluli supaya ianya mudah diubahsuai untuk mendapatkan sifat-sifat khusus

dengan diberi rawatan haba dengan lebih sempurna.

6

Penambahan elemen-elemen pancalogam (aloi) ini seperti kromium,

mangenese, molydebnum, nikel, plumbum, kobalt, phosphoros, silikon, sulfur, kuprum,

aluminium, tungsten dan vanadium boleh memberikan sifat-sifat kekuatan, kemuluran

dan keliatan yang lebih baik berbanding dengan keluli karbon. Oleh sebab banyak

unsur yang terlibat sesetengahnya adalah mahal maka keluli jenis ini menjadi lebih

mahal.

Keluli aloi boleh dikelaskan kepada dua bahagian dengan mengikut

penggunaan dan membentuk kumpulan yang yang lebih kecil berdasarkan

unsur-unsur mengaloian yang utama.

i. Keluli Aloi Rendah (Low Aloi Steels)

ii. Keluli Aloi Tinggi (High Aloi Steels)

Keluli Alat

Keluli alat merupakan keluli aloi yang mempunyai kandungan karbon yang tinggi

berbanding dengan jenis keluli yang lain. Keluli alat juga menggabungkan beberapa

unsure dengan besi dalam peratusan tertentu. Keluli alat dikelaskan berdasarkan

kandungan kimia atau cara pengerasan dan sifat-sifat mekanikal utama unsure

pengaloian yang terdapat pada keluli tersebut.

BESI TUANG (CAST IRON)

Besi tuang mengandungi karbon antara 2 % hingga 4.5% karbon. Selain

daripada itu besi tuang juga lazimnya mengandungi silicon sebanyak 3.5%. Oleh sebab

kandungan karbon dan silicon yang tinggi, besi tuang mempunyai cirri tuangan yang

sangant baik dan boleh dileburkan dengan lebih mudah berbanding dengan keluli. Besi

tuang lebur juga boleh mengalir dengan baik berbanding keluli lebur.

7

Disamping itu besi tuang kurang bertindak balas dengan bahan acuan kerana

suhu penuangan yang lebih rendah. Walaubagaimanapun gred nomal besi tuang tidak

begitu kuat dan agak rapuh, namun besi tuang digunakan dengan meluas sebagai

bahan kejuruteraan kerana murah, mudah dilebur dan dituang, keboleh mesinan yang

sangat baik .

Jenis-Jenis Besi Tuang

Besi tuang boleh dikelaskan kepada beberapa jenis mengikut kegunaanya,

bentuk grafit dan jenis matriks struktur yang terkandung di dalamnya. Struktur logam,

komposisi dan keratan sesuatu besi tuangan adalah penting di dalam menentukan

sifat-sifat kejuruteraan. Terdapat 4 jenis utama bagi besi tuang sebagaimana

ditunjukkan dalam Carta 1 di bawah.

Carta 1 : Jenis-jenis besi tuang

8

Boleh Tempa Putih Kelabu

Besi Tuang

Besi tuang kelabu

Besi tuang kelabu mengandungi karbon dalam bentuk kepingan grafit. Dinamai

besi tuang kelabu kerana berwarna kekelabuan di permukaan rekahnya akibat

kewujudan kepingan grafit. Mudah dimesin kerana mempunyai kekuatan mampat yang

tinggi melebihi keluli. Besi tuang kelabu tidak begitu mahal harganya. Ia digunakan

dengan meluas untuk menghasilkan komponen automotif mesin alat dan pelbagai

barangan industri yang lain.

Besi tuang putih

Besi tuang putih apabila pecah kelihatan berwarna keputihan. Ini disebabkan

karbon yang terdapat di dalam besi tuang putih adalah bentuk karbida. Besi tuang putih

dengan perqtus karbida yang tinggi sangat sukar untuk dimesin tetapi boleh dicanai.

Besi tuang putih juga dinamai besi tuang dingin. Ini disebabkan besi tuang ini dihasilkan

dengan menggunakan logam dingin.

Logam dingin adalah bertujuan untuk memberikan permukaan yang keras dan

merintangi hasu seperti menghasilkan roda keret api penggelek untuk memecah bijian

dan plat ragum pemecah. Besi tuang putih juga merupakan peringkat pertama dalam

penghasilan besi tuang boleh tempa.

9

Besi BolehTempa

Besi tuang boleh tempa dihasilkan daripada besi tuang putih. Besi tuang putih

dipanaskan lebih kurang 460F selama lebih kurang 48 jam dan disejukkan secara

sangat perlahan untuk membolehkannya mudah dimesin dan dapat merintangi kejutan.

Semasa proses pemanasan ini kebanyakan daripada karbon berubah bentuk dan

disebarkan menjadi modul-modul karbon yang kecil di dalam matrik besi yang agak

tulen. Besi tuang boleh tempa digunakan untuk membuat komponen automotif, paip

dan peralatan industri pertanian.

BESI TEMPA

Besi tempa adalah merupakan jenis besi yang paling tulen berbanding dengan

jenis-jenis besi yang lain. Kandungan karbonnya adalah kurang daripada 0.12% dan

kandungan sangga adalah di atara 0.6% hingga 3%. Besi ini terdiri daripada zarah-

zarah besi logam yang halus berpadu dengan satu kuantiti sangga yang halus dan

teragih segaya. Pengeluaran besi tempa daripada besi jongkong adalah melibatkan

pembuangan karbon, dan ini boleh dilakukan dengan proses melopak.

10

LOGAM BUKAN FERUS

Logam bukan ferus merupakan logam yang lain daripada logam besi dan

keluli. Logam ini digunakan untuk keperluan kejuruteraan samada sebagai logam tulen

ataupun aloi. Logam bukan ferus lebih mudah berubah sifat berbanding logam ferus

apabila dilakukan kerja-kerja mekanikal, tidak begitu terpengaruh oleh tindakan haba

dan tidak mudah berkarat.

Terdapat 38 jenis logam yang lain yang diketahui manusia dan dicatitkan di

dalam Jadual Perkalaan Unsur. Di antara logam-logam lain yang sering digunakan di

dalam bidang kejuruteraan adalah seperti berikut :-

a) Aluminium b) Perak c) Kuprum

d) Plumbum e) Timah f) Nikel

g) Zink h) Kromium i) Emas

j) Molydenum k) Magnesium l) Kobalt

m) Manganese n) Tembaga

ALUMINIUM

Aluminium ialah sejenis logam yang banyak terdapat di dunia dan telah

digunakan secara komersial sejak 100 tahun yang lalu. Penggunaan aluminium amat

meluas sekali dan menduduki tempat kedua selepas keluli. Aluminium telah menjadi

logam bukan ferus yang paling penting dalam pelbagai industry seperti pengangkutan,

pembinaan, elektrik, kontena, peralatan mekanikal dan barangan pengguna. Hampir

separuh daripada bekalan aluminium dalam pasaran dihasilkan sebagai logam tulen

berbentuk kepingan, keratan gulung, tiub, bar dan dawai.

11

KUPRUM

Kuprum juga merupakan logam penting dalam kerja-kerja kejuruteraan telah pun

digunakan sejak 6000 tahun yang lalu. Kuprum telah menjadi bahan utama dalam

industry elektrik dan digunakan dalam keadaan yang tulen. Kuprum juga menjadi

unsure penting di dalam aloi kejuruteraan yang penting seperti gangsa dan loyang.

Proses yang digunakan untuk mengasingkan kuprum daripada bijihnya adalah

bergantung kepada jenis bijih tersebut. Secara umum, proses-proses yang terlibat ialah

pembasuhan dan pengisaran bijih berkenaan, diikuti oleh panggangan, penurunan dan

pembersihan.

LOYANG

Loyang terhasil apabila kuprum dialoikan dengan zink atau tembaga kuning

mengikut sukatan tertentu. Loyang lebih kuat daripada kedua-dua bahan asalnya.

Terdapat beberapa jenis atau kategori loyang, bergantung kepada peratus komposisi

zink yang digunakan serta struktur hablur kuprum yang terhasil. Sedikit penambahan

unsure-unsur lain seperti plumbum, timah, silicon, aluminium, nikel, fosforus dan

arsenic, boleh mengawal sifat-sifat loyang.

ALOI

Dua atau lebih logam lembut boleh dicampur untuk membentuk logam yang lebih

kuat yang dinamakan aloi. Aloi adalah campuran dua atau lebih unsur pada komposisi

tetap tertentu yang mana juzuk utamanya adalah logam. Kebanyakan logam tulen

adalah lembut dan lemah.

Sifat-sifat logam tulen boleh diperbaiki dengan membentuknya menjadi aloi.

Tujuan pembuatan aloi adalah untuk membuatkannya lebih kuat, lebih keras, tahan

kakisan, dan mempunyai sifat kilauan dan hiasan yang lebih baik.

12

Logam-logam yang biasa dialoikan ialah kumprum dan zink. Kuprum boleh

dialoikan denganbanyak unsur termasuklah zink, timah, plumbum, besi, perak, fosforus,

silikon, tellerium dan arsenik. Aloi kumprum bertindak seperti logam tulen. Aloi nya tidak

boleh dilakukan rawatan haba dan tidak boleh dikeraskan dengan mengenakan haba

dan diikuti dengan lindapkejut. Kekerasan yang diperoleh melalui pengerjaan sejuk dan

pelembutan dihasilkan dengan memanaskannya melebihi suhu penghabluran semula.

Plastik

Apa itu bahan Plastik ? Plastik adalah

polimer tetapi polimer tidak semestinya

plastik. Secara semulajadinya plastic

diperoleh daripada pemprosesan

arang, petroleum ataupun tumbuhan

sehingga terhasil sifat plastic apabila

dipanaskan.

Plastik juga boleh didapati secara sintetik atau semi sintetik dengan mencampurkan

bahan atau unsur lain untuk menghasilkan sifat yang unik dan boleh dipelbagaikan.

Hasil kajian dan penyelidikan, plastic terutamanya sintetik telah didapati mempunyai

potensi yang besar untuk mengambil alih tempat logam dalam industri pembuatan.

Bahan plastik ialah bahan polimer yang bersifat tegar atau separa tegar (semi-rigid).

Semua bahan-bahan plastik akan menjadi lembut apabila dipanaskan. Proses

pembentukan bahan-bahan plastik dilakukan pada ketika ia berada dalam keadaan

lembut.

13

Carta 2 : Jenis-jenis plastik

KEBAIKAN PLASTIK KELEMAHAN PLASTIK

Harga murah Ukuran boleh berubah disebabkan kelembapan

Tahan lama Suhu operasi yang rendah

Sebahagiannya boleh dikitar semula Mudah rapuh pada suhu yang rendah

Mudah untuk dibentuk Lembut dan kurang anjal berbanding logam

Penebat elektrik yang baik Sebahagian mudah diserang oleh cahaya lampu unggu

Sebahagian kalis air Sebahagian plastik amat mudah terbakar

Rayapan pada semua keadaan suhu

14

BAHAN PLASTIK

TERMOPLASTIK

PVC ASETAL

AKRILIK

TERMOSETTING

Gentian Kaca

Gentian kaca merupakan sejenis bahan komposit. Kaca gentian terhasil dengan

kaedah memutar kaca sehingga menjadi gentian halus. Pembentukan produk kaca

gentian boleh digunakan dengan kaedah tuangan. Contoh kaca gentian ialah Polieter

yang digunakan untuk membuat badan kereta, badan bot laju, topi kaledar, tong sampah

dan siling plaster.

Komposit

Komposit dihasilkan apabila dua atau lebih bahan yang berbeza di sambungkan

atau diikat samada secara mekanikal atau metalurgi untuk mendapatkan gabungan sifat

yang tidak terdapat pada bahan asal. Komposit mungkin berbentuk gabungan logam-

logam, logam-seramik, logam-polimer, seramik-polimer, seramik-seramik atau polimer-

polimer. Komposit dikelaskan kepada beberapa kumpulan berasaskan geometri atau

bentuk bahan.

i. Komposit lamina atau lapisan

ii. Komposit zarahan

iii. Komposit bertetulang gentian

Komposit lamina

Bahan rencam lamina termasuklah salutan-salutan yang sangat nipis,

permukaan pelindung yang lebih tebal, pelapisan, dwilogam,lamina atau lapis, apitan

dan berbagai-bagai lagi. Papan lapis ialah contoh komposit lamina. Komposit lamina

boleh dihasilkan dengan cara:

i. Menggelek

ii. Ikatan letupan

iii. Penyemperitan bersama

iv. Menekan

15

v. Pateri keras

Menggelek

Kebanyakkan daripada komposit lamina seperti pelapisan dan dwilogam

dihasilkan melalui ikatan gelekan panas atau sejuk. Sekiranya peratus ubah bentuk

secukup besar, tekanan akibat penggelek akan memecahkan oksida–oksida di

permukaan. Dengan itu permukaan akan tekimpal melalui sentuhan atom ke atom.

Ikatan letupan

Proses dilakukan melalui cas letupan. Tekanan yang secukupnya dapat

menyambungkan logam-logam. Proses ini sangat sesuai untuk menggabungkan dua

kepaingan yang sangat besar yang tidak dapat dikendalikan dengan mesin penggelek.

Penyemperitan bersama

Bahan komposit lamina yang agak mudah seperti kabel sepaksi dihasilkan

dengan menyemperitkan dua logam secara serentak melalui sebuah acuan.

Penyemperitan sebegitu cara membolehkan bahan yang lembut mengelilingi bahan

yang keras polimer plastik haba juga dapat disemperitkan bersama bagi mengelilingi

dawai pengalir.

Menekan

Proses menekan dilakukan dalam keadaan panas. Bagi komponen yang kecil,

tekanan yang tinggi pada suhu yang tinggi akan menyebabkan berlakunya kimpalan.

Proses menekan panas ini selalunya dilakukan untuk mengawet perekat di dalam

lamina.

Pateri keras

Pateri keras digunakan untuk menyambungkan dua plat logam. Kepingan logam

dipisahkan dengan kelegaan yang kecil, lebih kurang 0.08 mm, dipanaskan hingga

melebihi suhu lebur aloi pateri keras. Aloi pateri keras yang sudah lebur akan tertarik ke

dalam sambungan yang nipis tersebut melalui tindakan rerambut.

16

Komposit zarahan

Bahan komposit zarahan mengandungi zarah-zarah diskret bahan yang

lazimnya lebih keras dan rapuh, yang dikelilingi oleh matriks sejenis bahan lagi yang

lebih lembut dan mulur. Zarah-zarah bahan komposit zarahan boleh jadi lebih kasar

misalnya konkrit atau sangat halus seperti barangan yang diperbuat melalui proses

metalurgi serbuk.

Komposit gentian bertetulang

Bahan komposit bertetulang memperbaiki sifat mekanikal bahan. Bahan gentian

yang kuat, tegar dan rapuh dimasukkan ke dalam matriks yang lebih lembut dan mulur.

Bahan matriks memindahkan daya kepada gentian yang menghasilkan kemuluran dan

keliatan, manakala gentian menanggung kebanyakan daripada daya yang dikenakan.

Kekuatan ditingkatkan pada suhu bilik dan suhu yang lebih tinggi.

Terdapat begitu banyak sekali bahan-bahan bertetulang yang digunakan. Jerami

telah digunakan sejak berkurun lalu untuk menguatkan bata tanah liat. Bata bertetulang

keluli menguatkan struktur konkrit. Gentian kaca di dalam matriks polimer menghasilkan

gentian kaca untuk digunakan dalam bidang pengangkutan dan angkasa lepas.

Aplikasi Komposit:

• Porsche membina cakera brek komposit silikat gentian karbon prestasi tinggi

Pengurangan berat 50%, kecekapan pemberhentian dan prestasi dipertingkat

Tahan lama-rintangan haus tinggi

17

Rajah 3 : Cakrera brek komposit

• Louisville Slugger menghasilkan kayu pemukul bola permainan besbol dengan

salutan komposit seramik keras

• Mengandungi bahan matrik bersalut, gabungan logam dan seramik, yang lazim

diguna dalam enjin jet

• Bahagian logam dalam salutan ultra keras ini meningkat prestasi permainan.

Bahagian seramik keras mengurangkan haus dan koyak ketika permainan

Rajah 4 : Penggunaan komposit : Pemukul kayu besbol

Kertas

Bahan nipis rata yang dihasilkan oleh penekanan gentian. Kertas dihasilkan

dengan memotong dan mengisar pokok sehingga menjadi palpa. Biasanya gentian yang

digunakan merupakan gentian semulajadi dan berasaskan selulosa. Bahan paling biasa

digunakan adalah pulpa kayu(kayu lembut) seperti spruce, bahan gentian sayuran lain

spt kapas, linen dan hem.

18

Getah

Getah asli ialah bahan semula jadi yang dihasilkan daripada susu getah ( kulit

pokok getah ). Susu getah mengandungi molekul-molekul getah ( C5H8 ), cecair dan

resin. Getah diasingkan secara pembekuan menggunakan asid formik atau asid asetik.

Susu getah ditapis dan dicampurkan dengan air sehingga mencapai kepekatan sebelum

dicampur asid. Getah beku seterus digelek – (mesin gelek) jadi kepingan nipis.

Kepingan getah ini dibasuh, dikeringkan dan dijemurkan ( getah mentah ). Getah

mentah adalah melekit dan lemah dan mempunyai sifat lain yang tidak dikehendaki.

Getah mentah diproses bagi memperbaiki sifat-sifatnya. Proses membaiki ini dinamakan

pemvulkanan ( vulcanization ) dan biasanya melibatkan pencampuran 7 % - 42 % sulfur

kepada getah itu. Getah mentah dihiris-hiriskan, kemudian dicampurkan dengan sulfur

dan bahan pelikat pada suhu vulkan 140 dar C. Seterusnya dibentuk dgn cara

menggulung atau menekannya pd tekanan 2.5 – 12.5 N / mm2.

19