UJI KEKUATAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPA
Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar Sarjana Strata I
Disusun oleh:
SIGIT DWI PRABOWO 05050094
TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2011
i
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING Skripsi dengan judul : UJI KEKUATAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPA
Yang dipersiapkan oleh : Nama
: Sigit Dwi Prabowo
Nomor Mahasiswa
: 05050094
Jurusan
: Teknik Penerbangan
Skripsi ini telah memenuhi persyaratan dan telah siap untuk diuji
Disetujui pada tanggal 02 Mei 2011
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT.
Anang Setiawan, ST, MT.
ii
LEMBAR PENGESAHAN
UJI KEKUATAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPA
Yang dipersiapkan dan disusun oleh : SIGIT DWI PRABOWO NIM : 05050094
Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada tanggal 26 April 2011 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Susunan Tim Penguji Nama lengkap Tanda tangan
Ketua Penguji
: M. Ardi Cahyono, S.T., M.T.
....................
Penguji I
: Ir. Heru Yudanarsa
....................
Penguji II
: Dwi Hartini, S.T.
....................
Yogyakarta, 02 Mei 2011 Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Ketua Jurusan
Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT
iii
PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama
: Sigit Dwi Prabowo
Nomor Mahasiswa
: 05050094
Jurusan
: Teknik Penerbangan
Judul Skripsi
: Uji Kekuatan Mekanik Material Komposit Dengan Penguat Serat Kelapa
Menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil pekerjaan saya sendiri dan sepanjang pengetahuan saya tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan studi di universitas atau instansi lain, kecuali pada bagian – bagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks.
Yogyakarta, 02 Mei 2011 Yang Menyatakan
Sigit Dwi Prabowo NIM : 05050094
iv
PERSEMBAHAN Dalam sujud ku panjatkan rasa syukur kepada Allah SWT atas selesainya skripsi ini. Kesabaran selama ini dalam mengadapi rintangan dan cobaan telah aku lalui untuk menyusun sebuah tulisan yang bernama “skripsi”. Oleh karena itu dengan penuh rendah hati karya ini kupersembahkan sebagai terima kasihku yang sangat mendalam kepada :
Ayahanda Hadi Suprayitno & Ibunda Endang Wuri Wibowo (untaian do’a yang tak pernah terputus, kesabaran yang tak akan pernah habis dalam mendidik putra putrinya, bakti ku untuk orang tua) LuritaSari (terima kasih untuk dukungannya) Reno Ferdinand (jangan nakal n pinter disekolah) Emilia Hasnah Abda (s’moga jalinan ini tercapai dihari nanti) Sahabat’’ ku (kampus) (kemarin, hari ini atau pun besok kita tetap selalu berteman) Almamater Teknik Penerbangan STTA tercinta angkatan ’05 (TPB) (suatu saat nanti kampus kita akan menjadi kampus unggulan)
v
MOTTO
•
Bijak untuk diingat baik keberhasilan maupun kegagalan yang sekarang di alami tidak akan bertahan lama
(Roger Babson) •
Jangan takut pada hal yang menentang kamu, ingatlah sebuah layangan terbang tinggi dengan melawan angin dan bukan mengikuti angin
(Hamilton. W Mable) •
Kita harus belajar untuk tenang ditengah kesibukan dan untuk menjadi hidup secara aktif ditengah ketenangan
(Indira Gandhi) •
Persiapan yang maksimal berarti mempersiapkan setengah dari keberhasilan
•
Alam memberi kita satu lidah, akan tetapi memberi kita dua telinga, agar kita lebih banyak mendengar daripada berbicara. (La Rouchefoucauld)
vi
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat serta Hidayah kepada penulis, karena dengan Rahmat dan Hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat akademis untuk menyelesaikan pendidikan S-1 Studi Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta. Dalam kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung dalam menyelesaikan skripsi ini, karena tanpa dukungan dari pihak-pihak tersebut, penulis tidak mungkin dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik, oleh karena itu penulis ingin berterima kasih kepada : 1.
Bapak Marsma Ir. Sutjianto S., MT., selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta.
2.
Bapak Ir. Djarot Wahju Santoso, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta.
3.
Bapak Ir. Djarot Wahju Santoso, MT., selaku dosen pembimbing utama yang tak bosan – bosannya meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
4.
Bapak Anang Setiawan, ST, MT., selaku dosen pembimbing pendamping yang selalu meluangkan waktu dalam membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
5.
Seluruh dosen dan staf akademika Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Yogyakarta yang telah banyak memberi dukungan pada penulis.
6.
Ayahanda Hadi Suprayitno dan Ibunda Endang Wuri Wibowo yang tercinta atas do’a dan dukungan moril serta materiil.
7.
Kakak ku Lurita Sari terima kasih atas dukungan dan motivasinya.
8.
Keluarga besar Kulon Progo dan keluarga besar Sleman terima kasih atas semua dukungnnya selama ini.
vii
9.
Rekan-rekan mahasiswa kampus STTA khususnya jurusan Teknik Penerbangan angkatan ke-4 tahun 2005 khususnya kelas TPB serta teman-temanku yang selalu mendukung, memberi semangat juga motivasi dalam penyelesaian skripsi ini terima kasih banyak semuanya (Hany Wijaya, Iswanto, Fuad, Lili) dan trima kasih banyak buat Emilia Hasnah Abda yang super bawel.
10. Serta seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah secara langsung maupun tidak langsung ikut membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan dan kekeliruan karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki penulis. Untuk itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan – perbaikan pada kesempatan yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna bagi penulis untuk dapat menambah wawasan keilmuan yang berkaitan dengan dunia penerbangan dan bagi semua pihak yang berkepentingan terhadap skripsi ini.
Yogyakarta, 02 Mei 2011 Penulis,
Sigit Dwi Prabowo
viii
UJI KEKUTAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPA
SIGIT DWI PRABOWO 05050094
“ABSTRAK”
Penulisan ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik, impact dan bending yang optimal dari komposit serat kelapa. Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai pengembangan dari teori yang telah didapat peneliti saat perkuliahan, memberikan sumbangan pustaka bagi dunia pendidikan serta memberikan terobosan-terobosan baru kepada masyarakat dalam pembangunan bahan non logam. Kata komposit dalam pengertian bahan komposit berarti terdiri dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang digabung atau dicampur secara makroskopis. Pada umumnya bahan komposit terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) dan bahan pengikat serat tersebut yang disebut matriks. Hasil pengujian tarik arah serat 0° memiliki kekuatan dengan 424,5192 MPa, dan 90° memiliki kekuatan dengan 57,6923 MPa. Pengujian impact arah serat 0° memiliki nilai harga impact 0,7161 J/mm2, arah serat 90° memiliki nilai harga impact 0,5534 J/mm2 dan arah serat 0°-90° memiliki nilai harga impact 0,9115 J/mm2.Pengujian bending arah serat 0° memiliki kekuatan bending dengan nilai 25,7833 MPa, arah serat 90° memiliki kekuatan bending dengan nilai 15,4 MPa dan arah serat 0°-90° memiliki kekuatan bending dengan nilai 14 MPa. Kata kunci : uji tarik, uji impact dan uji bending
ix
DAFTAR ISI JUDUL SKRIPSI .............................................................................................................
i
LEMBAR PESETUJUAN PEMBIMBING ...................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................................
iii
PERNYATAAN................................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ............................................................................................................
v
MOTTO ............................................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................................
vii
ABSTRAK ........................................................................................................................
ix
DAFTAR ISI ....................................................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR........................................................................................................ xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................................
xv
DAFTAR SIMBOL .......................................................................................................... xvi
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah .....................................................................
2
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian .................................................
2
1.4. Batasan Masalah .......................................................................
3
1.5. Metode Pengumpulan Data........................................................
4
1.6. Sistematika Penulisan………………………………………….. ..................
4
LANDASAN TEORI 2.1. Landasan Teori ..........................................................................
5
Tipe Serat Pada Komposit .........................................................
6
2.3. Serat Kelapa ...............................................................................
8
2.4. Matrik atau Unsaturated polyester Resin (UPR) .......................
10
2.5. Alkali (NaOH) ...........................................................................
12
2.6. Lamina dan Laminat ..................................................................
12
2.7. Kekuatan Tarik ..........................................................................
13
2.2.
x
BAB III
BAB IV
2.8. Kekuatan Impact .......................................................................
15
2.9. Kekuatan Bending (Flexural Strength) ......................................
17
METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Penyiapan Bahan dan Alat .........................................................
21
3.1.1. Penyiapan Bahan .............................................................
21
3.1.2. Penyiapan Alat .................................................................
22
3.2. Diagram Alur .............................................................................
25
3.3. Sudy Literature dan Survey Lapangan .......................................
26
3.4. Penyiapan Bahan .......................................................................
26
3.5. Pembuatan Komposit .................................................................
26
3.6. Pengujian Komposit...................................................................
29
3.6.1. Pengujian Tarik ..............................................................
29
3.6.2. Pengujian Impact ...........................................................
30
3.6.3. Pengujian Bending .........................................................
33
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Tarik ..........................................................................
35
4.1.1. Pembahasan Hasil Pengujian Tarik .................................
35
4.1.2. Data Tabel dan Diagram Pengujian Tarik .......................
35
4.1.3. Analisis Hasil Pengujian Tarik ........................................
38
4.2. Pengujian Impact ........................................................................
41
4.2.1. Pembahasan Hasil Pengujian Impact ...............................
41
4.2.2. Data Tabel dan Diagram Pengujian Impact .....................
41
4.2.3. Analisis Hasil Pengujian Impact ......................................
42
4.3. Pengujian Bending......................................................................
44
4.3.1. Pembahasan Hasil Pengujian Bending .............................
44
4.3.2. Data Tabel dan Diagram Pengujian Bending ...................
44
4.3.3. Analisis Hasil Pengujian Bending ....................................
48
xi
BAB V
PENUTUP 5.1. Kesimpulan ................................................................................
54
5.2. Saran ..........................................................................................
55
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................
56
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1.
Tipe Serat Pada Komposit (Gibson, 1994)............................
6
Gambar 2.2.
Tipe Discontinuous Fiber (Gibson, 1994 )............................
8
Gambar 2.3.
Lamina dan Laminat.............................................................. 13
Gambar 2.4.
(a) Spesimen yang digunakan untuk Pengujian Impact (b) Skematik Peralatan Uji Impact .......................................
Gambar 2.5.
17
Pengujian Three point Bending Panel Komposit (Standart ASTM D 790-02)..................................................................
18
Gambar 3.1.
Serat Kelapa Sebelum Dicuci................................................
21
Gambar 3.2.
Serat Kelapa Sesudah Dicuci................................................. 21
Gambar 3.3.
Epoxy “ALF”........................................................................
Gambar 3.4.
Timbangan Digital................................................................. 22
Gambar 3.5.
Cetakan Untuk Benda Uji...................................................... 23
Gambar 3.6.
Alat Bantu Lain.....................................................................
23
Gambar 3.7.
Gergaji dan Amplas...............................................................
24
Gambar 3.8.
Diagram Penelitian................................................................
25
Gambar 3.9.
Hasil Cetakan Komposit Serat Kelapa dengan Matrik
22
Epoxy.....................................................................................
27
Gambar 3.10.
Spesimen Uji Tarik Komposit Serat Kelapa.........................
28
Gambar 3.11.
Spesimen Uji Impact Komposit Serat Kelapa.......................
28
Gambar 3.12.
Spesimen Uji Bending Komposit Serat Kelapa..................... 28
Gambar 3.13.
Dimensi Benda Pengujian Tarik............................................ 29
Gambar 3.14.
Mesin Pengujian Tarik (Laboratorium AAU).......................
30
Gambar 3.15.
Dimensi Benda Pengujian Impact........................................
32
Gambar 3.16.
Mesin Pengujian Impact (Laboratorium AAU)....................
32
Gambar 3.17.
Dimensi Benda Pengujian Bending.......................................
33
Gambar 3.18.
Mesin Pengujian Bending (Laboratorium AAU)................... 34
Gambar 4.1.
Diagram Nilai Kekuatan Tarik Spesimen Komposit............. 37
Gambar 4.2.
Diagram Nilai Regangan Tarik Spesimen Komposit............
xiii
37
Gambar 4.3.
Diagram Nilai Modulus Elastisitas Tarik Spesimen Komposit...............................................................................
38
Gambar 4.4.
Diagram Nilai Kekuatan Impact Spesimen Komposit..........
42
Gambar 4.5.
Diagram Nilai Kekuatan Bending Spesimen Komposit........
46
Gambar 4.6.
Diagram Nilai Kekakuan Bending Spesimen Komposit.......
47
Gambar 4.7.
Diagram Nilai Modulus Elastisitas Bending Spesimen Komposit...............................................................................
xiv
47
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Spesifikasi Resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157 (Sumber : Justus Kimia Raya, 1996)............................................
11
0
Tabel 4.1. Data Pengujian Tarik Pada Tabel Arah 0 .................................... 35 Tabel 4.2. Data Pengujian Tarik Pada Tabel Arah 900.................................. 36 Tabel 4.3. Data Pengujian Tarik....................................................................
36
Tabel 4.4. Data Pengujian Impact.................................................................
41
Tabel 4.5. Data Pengujian Bending Pada Tabel Arah 00...............................
44
0
Tabel 4.6. Data Pengujian Bending Pada Tabel Arah 90 .............................
45
Tabel 4.7. Data Pengujian Bending Pada Tabel Arah 00- 900.......................
45
Tabel 4.8. Data Pengujian Bending...............................................................
46
xv
DAFTAR SIMBOL
σ
Tegangan (MPa)
P
Beban (N)
A
Luas penampang (mm2)
ɛ
Regangan (mm/mm)
∆L
Pertambahan panjang (mm)
݈0
Panjang mula-mula (mm)
E
Modulus elastisitas (Mpa)
HI
Harga Impact (J/mm2)
Esrp
Energi serap (J)
A0
Luas penampang (mm2)
σb
Kekuatan bending (Mpa)
L
Jarak antara titik tumpuan (mm)
b
Lebar spesimen (mm)
d
Tebal spesimen (mm)
δ
Defleksi (mm)
I
Momen inersia (mm4)
D
Kekakuan (N.mm2)
xvi
