TUGAS AKHIR
PENGARUH LINGKUNGAN ( Udara, Air 600C, Plastik Suhu 1300C ) TERHADAP KEKUATAN TARIK, GESER, BELAH SAMBUNGAN LAMINASI PLAT BAJA DENGAN ADHESIVE BONDING UNTUK MOLD MESIN INJEKSI PLASTIK
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh: ANDRIYAN IFNU SAFI’I NIM D 200 020 166
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir ini telah disetujui oleh pembimbing Tugas Akhir untuk dipertahankan di hadapan dewan penguji sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana ( S-1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nama
: Andriyan Ifnu Safi’i
NIM
: D 200 020 166
Judul
: Pengaruh Lingkungan ( Udara, Air 600C, Plastik Suhu 1300C) Terhadap Kekuatan Tarik, Belah, Geser sambungan Laminasi Plat Baja untuk Mold Mesin Injeksi Plastik.
Hari
:....................................
Tanggal
:....................................
Mengesahkan
Pembimbing I
Pembimbing II
( Patna Partono, ST, MT)
( Bambang Waluyo F, ST, MT)
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir ini telah di Uji dan Dipertahankan di hadapan Dewan Penguji Tugas Akhir Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang disusun oleh:
Hari
: ………………………
Tanggal
: ………………………
Dewan Penguji :
Ketua
: Patna Partono, ST, MT
(..................................)
Anggota I : Bambang Waluyo F, ST, MT
(..................................)
Anggota II : Ir. Sunardi Wiyono, MT
(.................................)
Mengesahkan, Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Universitas Muhammadiyah Surakarta
(Ir. H. Sri Widodo, MT.)
(Marwan Effendy, ST, MT.)
iii
LEMBAR SOAL
iv
MOTTO
”Dan apakah mereka tidak memperhatikan bahwa sesungguhnya Allah Melapangkan rezeki bagi siapa yang dikehendaki-Nya dan Dia yang menyempitkan ( rezeki itu )....” ( Q.S. Ar rum : 37 )
Cita – cita adalah janji seperti apa kau suatu hari nanti, Mimpikan mimpi yang menjulang dan jadilah seperti Yang kau impikan ( Fokus )
Jika ada kesempatan gunakan Sebaik- baiknya, Karena itu awal dari Keberhasilan (Penulis)
v
PERSEMBAHAN
< Sujud syukur terlimpahkan kepada Allah SWT atas Kasih Sayang serta Rahmat-Nya. < Bapak dan Ibu tercinta yang selalu melimpahkan kasih sayang dan cinta serta do’a di setiap langkahku. < Adikku tercinta Desi”Ana”AN.,Yolanda Putra Agtryan yang memberikan dukungan terselesainya Tugas Akhir ini. < AI SHITERU ”MAMA IS”
vi
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui Pengaruh Lingkungan (Udara, Air 600C, Plastik Suhu 1300C) terhadap kekuatan tarik, geser, belah Sambungan Laminasi Plat Baja dengan Metode Adhesive Bonding. Hal tersebut dapat digunakan sebagai solusi untuk permasalahan yang dihadapi bidang industri khususnya dalam bidang industri cetakan dalam pembuatan Mold. Masalah utama pada cetakan adalah membuat pendinginan yang cepat, murah dan optimal. Tipe Pendinginan yang efektif adalah menggunakan tipe conformal, yaitu pendinginan yang mengikuti bentuk core dan cavity. Dalam pengujian ini menggunakan Spesimen untuk uji tarik mengacu pada ASTM D897, Spesimen untuk uji belah mengacu pada ASTM D1062, dan Spesimen untuk uji geser mengacu pada ASTM D1002. Adapun Tahapan dari penelitian ini yaitu (1) spesimen uji tarik, belah, dan geser dihaluskan permukaannya dengan abrasive cleaning ( surface grindng), serta dibersihkan dengan Autosol(2) dua buah spesimen direkatkan dengan adhesive pada sebuah Jig, kemudian ditekan sebesar 1,7 Mpa dengan menggunakan kunci Torsi(3)setelah direkatkan, spesimen dipanaskan dalam furnace dengan suhu 1200C, serta waktu curing 3 jam kemudian didinginkan diudara terbuka selama 16 jam (4) Masing- masing spesimen diperlakuan pengaruh terhadap lingkungan ( Udara270C, Air 600C, Plastik Suhu 1300C) (5)setelah itu masing–masing spesimen diuji kekuatan sambungan uji tarik, belah, dan geser dengan mesin UTM. Hasil yang dapat diambil dari penelitian ini adalah bahwa perlakuan pada lingkungan yang bervariasi akan mengakibatkan terjadinya perbedaan kekuatan tarik, belah, geser. Pada perlakuan terhadap udara bebas, didapatkan kekuatan tarik yang cukup tinggi yaitu 6,7 MPa dibandingkan dengan kekuatan tarik pada perlakuan terhadap air 600C sebesar 3,9MPa,dan terhadap Plastik Suhu 1300C sebesar 3,4 MPa yang terjadi penurunan. Untuk
Kata kunci : Adhesive Bonding, Uji Tarik, belah, dan geser
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu ‘alaikum Wr. Wb
Alhamdulillah, segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat dan salam senantiasa tertujukan pada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW , keluarga dan sahabat-sahabatnya. Tugas
Akhir
ini
disusun
guna
melengkapi
persyaratan
untuk
menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Penulis menyadari dalam penyusunan Tugas Akhir ini banyak pihak-pihak yang telah banyak membantu sehingga dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada: 1.
Bapak Ir H. Sri Widodo, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Marwan Effendy,MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Ir. Masyrukan MT, selaku Pembimbing Akademik.
4.
Bapak Patna Partono,ST,MT, selaku Pembimbing I Tugas Akhir yang telah memberikan dukungan, arahan serta bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
viii
5.
Bapak Bambang Waluyo Febriantoko,ST,MT selaku Pembimbing II Tugas Akhir yang telah berkenan memberikan dukungan serta meluangkan waktu dan pikiran dalam memberikan bimbingan, arahan dalam penulisan serta penelitian Tugas Akhir ini.
6.
Segenap staf dan karyawan tata usaha di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
7.
Bapak dan ibuku, yang selama ini telah memberikan bimbingan, serta do’anya. Kedua adikku Desi”Ana”, Yolanda terima kasih atas supportnya.
8.
Sahabat-sahabatku di Fakultas Teknik Hastowo, Khafid, Luki, Tri Antoro, Wahyu N.A, dan khususnya angkatan 2002. Terima kasih atas kebersamaannya selama ini.
9.
Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya masih banyak kekurangan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini sehingga saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhirnya semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pembaca. Wassalamu ‘alaikum Wr. Wb Surakarta, Februari 2007
Penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman Judul ......................................................................................... i Halaman Persetujuan ................................................................................ ii Halaman Pengesahan ................................................................................ iii Lembar Soal Tugas Akhir ....................................................................... iv Lembar Motto ......................................................................................... v Abtraksi
......................................................................................... vi
Persembahan
......................................................................................... vii
Kata Pengantar ......................................................................................... viii Daftar Isi
......................................................................................... ix
Daftar Gambar ......................................................................................... x Daftar Tabel
......................................................................................... xi
Daftar Lampiran ......................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................ 1 1.1.
Latar Belakang ............................................................................. 1
1.2.
Batasan Masalah ............................................................................ 2
1.3.
Tujuan Penelitian .......................................................................... 2
1.4.
Manfaat Penelitian ......................................................................... 3
1.5.
Metode Penelitian .......................................................................... 3
1.6.
Sistematika penulisan..................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI.............. 6 2.1.
Tinjauan Pustaka ............................................................................ 6
2.2.
Landasan Teori ............................................................................. 7 2.2.1. Adhesive Bonding............................................................... 7 2.2.2. Teori Curing....................................................................... 10 2.2.3. Dasar-dasar untuk mendapatkan sambungan yang baik .... 11
x
2.2.4. Jenis-jenis Polimer ............................................................. 12 2.2.5. Baja
............................................................................. 23
2.2.6. Pengaruh Lingkungan Terhadap Plastik ............................ 25 2.2.7. Uji Spesimen ...................................................................... 27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1.
Diagram alir penelitian................................................................... 30
3.2.
Bahan dan Spesimen ...................................................................... 31 3.2.1. Bahan Perekat .................................................................... 32 3.2.2. Spesimen ............................................................................ 33
3.3.
Alat Penelitian................................................................................ 34
3.4.
Metode Pengujian .......................................................................... 36 3.4.1. Pengujian dengan mesin UTM............................................ 36 3.4.2. Perekatan Spesimen ............................................................ 37 3.4.3. Cara Mengukur ketebalan adhesive .................................... 37 3.4.4. Cara mengukur prosentase luas area kohesi dan adhesi ..... 38 3.4.5. Cara persiapan permukaan .................................................. 39
3.5.
Kesulitan-kesulitan.......................................................................... 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.
Data hasil penelitian dan pembahasan pengujian tarik ................... 41 4.1.1. Pengujian tarik pengaruh lingkungan udara 270C.............. 41 4.1.2. Pengujian tarik pengaruh lingkungan air 600C .................. 43 4.1.3. Pengujian tarik pengaruh lingkungan plastik suhu 1300C . 45
4.2.
Data hasil penelitian dan pembahasan pengujian belah.................. 48 4.2.1. Pengujian belah pengaruh lingkungan udara 270C ............ 49 4.2.2. Pengujian belah pengaruh lingkungan air 600C ................. 50 4.2.3. Pengujian belah pengaruh lingkungan plastik 1300C......... 52
xi
4.3.
Data hasil penelitian dan pembahasan pengujian geser .................. 56 4.3.1. Pengujian geser pengaruh lingkungan udara 270C............. 56 4.3.2. Pengujian geser pengaruh lingkungan udara 600C............. 58 4.3.3. Pengujian geser pengaruh lingkungan plastik suhu 1300C 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan
5.2.
Saran
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Ikatan Adesi dan Kohesi .............................................................. 8 Gambar 2.2. Udara yang terjebak antara permukaan dan adhesive………….. 8 Gambar 2.2. Jenis-jenis kegagalan Adhesive Bonding............................……. 9 Gambar 2.2. Hubungan waktu curing dan temperatur..................................... 10 Gambar 3.1. Diagram alir penelitian................................................................ 30 Gambar 3.2. Lem Epoxy................................................................................... 32 Gambar 3.3. Gambar spesimen uji tarik .......................................................... 32 Gambar 3.4. Gambar spesimen uji belah ......................................................... 33 Gambar 3.5. Gambar spesimen uji geser ......................................................... 33 Gambar 3.6. Universal Testing Machine ......................................................... 34 Gambar 3.7. Furnace ....................................................................................... 34 Gambar 3.8. Pres dan Jig ................................................................................. 35 Gambar 3.9. Torsi meter .................................................................................. 35 Gambar 3.10. Mikrometer................................................................................ 35 Gambar 3.11. Uji Tarik .................................................................................... 36 Gambar 3.12. Uji Belah ................................................................................... 36 Gambar 3.13. Uji Geser ................................................................................... 36 Gambar 3.14. Proses Perekatan........................................................................ 37 Gambar 3.15. Mencari luas Kohesi dan Adhesi dengan AutoCAD................. 38 Gambar 3.16. Mesin Surface Grinding ............................................................ 39 Gambar 3.17. Autosol ...................................................................................... 40 Gambar 4.1. Spesimen uji tarik perlakuan udara ............................................. 42 Gambar 4.2. Spesimen uji tarik perlakuan air 600C......................................... 43 Gambar 4.3. Spesimen uji tarik perlakuan plastik panas 1300C ...................... 45 Gambar 4.4. Grafik hub. kekuatan tarik dengan Perlakuan Lingkungan......... 47
xiii
Gambar 4.5. Grafik hub. prosentase Kohesi dengan Perlakuan Lingkungan .. 47 Gambar 4.6. Grafik hub. prosentase Adhesi dengan Perlakuan Lingkungan .. 47 Gambar 4.7. Spesimen uji belah perlakuan Udara 270C.................................. 50 Gambar 4.8. Spesimen uji belah perlakuan air 600C ....................................... 50 Gambar 4.9. Spesimen uji belah perlakuan plastik suhu 1300C ...................... 52 Gambar 4.10. Grafik hub. kekuatan belah dengan Perlakuan Lingkungan ..... 54 Gambar 4.11. Grafik hub. prosentase Kohesi dengan Perlakuan Lingkungan 54 Gambar 4.12. Grafik hub. prosentase Adhesi dengan Perlakuan Lingkungan 55 Gambar 4.13. Spesimen uji geser perlakuan udara 270C ............................... 57 Gambar 4.14. Spesimen uji geser perlakuan air 600C...................................... 58 Gambar 4.15. Spesimen uji geser perlakuan plastik suhu 1300C..................... 60 Gambar 4.16. Grafik hub. kekuatan geser dengan Perlakuan Lingkungan...... 61 Gambar 4.17. Grafik hub prosentase Kohesi dengan Perlakuan Lingkungan . 62 Gambar 4.18. Grafik hub prosentase Adhesi dengan Perlakuan Lingkungan . 62
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Variabel perekatan adhesive bonding ............................................. 31 Tabel 3.2. Bahan Perekat ................................................................................. 32 Tabel 4.1. Hasil pengujian kekuatan tarik Perlakuan udara 270C ................... 41 Tabel 4.2. Hasil pengujian kekuatan tarik Perlakuan air 600C ........................ 43 Tabel 4.3. Hasil pengujian kekuatan tarik Perlakuan plastik suhu 1300C ....... 45 Tabel 4.4. Prosentase luas area kohesi dan adhesi pada uji tarik..................... 46 Tabel 4.5. Hasil pengujian kekuatan belah Perlakuan udara 270C .................. 49 Tabel 4.6. Hasil pengujian kekuatan belah Perlakuan air 600C. ...................... 50 Tabel 4.7. Hasil pengujian kekuatan belah Perlakuan plastik suhu 1300C ...... 52 Tabel 4.8. Prosentase luas area kohesi dan adhesi pada uji belah.................... 54 Tabel 4.9. Hasil pengujian kekuatan geser Perlakuan udara 270C................... 56 Tabel 4.10. Hasil pengujian kekuatan geser Perlakuan air 600C. .................... 58 Tabel 4.11. Hasil pengujian kekuatan geser Perlakuan plastik suhu 1300C .... 59 Tabel 4.12. Prosentase luas area kohesi dan adhesi pada uji geser.................. 61
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Hasil Pengujian Tarik Lampiran 2. Data Hasil Pengujian Belah Lampiran 3. Data Hasil Pengujian Geser Lampiran 4. Standart ASTM
xvi
