BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan metode eksperimen pengujian mekanik. Dalam penelitian ini, digunakan serat salak sebagai campuran komposit resin polyester. Tujuan yang ingin diperoleh adalah untuk mengetahui nilai kekuatan atau sifat mekanik komposit berpenguat serat salak. Penelitian ini dilakukan sesuai dengan diagram alir seperti pada gambar 3.1. START Study Literatur Persiapan Bahan dan Alat Penentuan Komposisi Komposit dengan perbandingan fiber dan resin: 60:40, 50:50, 40:60, 30:70 In Work Inspection Pengujian Impak Pengujian Tarik Analisa Data Kesimpulan FINISH Gambar 3.1 Diagram alir Proses Penelitian 26

2 Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di laboratorium teknik mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang. 3.3 Persiapan Bahan dan Alat Dalam pembuatan komposit maka harus dilakukan persiapan bahan dan alat yang akan digunakan. Berikut ini yang perlu di persiapkan : 1. Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah : a. Serat Salak Serat salak yang di gunakan adalah serat pelepah pohon salak. Langkah untuk mendapatkan serat tersebut dengan memotong pelepah salak 5-10 cm. Kemudian dibelah dan direndam dalam air. Setelah direndam, pelepah disikat untuk mendapatkan seratnya. b. Resin Polyester Sebagai matriks, pada penelitian ini menggunakan resin polyester. c. Katalis Katalis yang digunakan memiliki senyawa MEKPO Methyl Ethyl Keton Peroksid. 2. Alat Beberapa perlatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Timbangan digital b. Gelas ukur c. Gelas dan sendok pengaduk d. Alat Pendukung yang digunakan diantaranya pisau, sikat gigi, ember, spidol, penggaris, kuas, dan lain-lain. e. Cetakan spesimen 3.4 Penentuan Komposisi Spesimen Komposisi dari resin dan serat secara langsung mempengaruhi sifat-sifat komposit. Rasio glass to resin adalah perbandingan prosentase serat terhadap

3 28 resin. Rasio ini dapat ditinjau dari volume atau berat komposit. Sifat-sifat komposit sangat ditentukan oleh proporsi kedua komponen. Resin Content (RC) adalah prosentase kandungan resin dalam komposit. Sedangkan Fiber Content (FC) adalah presentase kandungan fiber dalam komposit. Sekarang, nilai fraksi volume yang umum digunakan oleh pabrikan adalah 40% RC dan 60% FC. Komposisi unsur unsur penyusun komposit polimer penguat (serat) ditentukan dengan menggunakan fraksi volume. Salah satu faktor penting dalam menentukan karakteristik material komposit adalah kandungan atau persentase antara matriks dan serat. Sehingga sebelum pembuatan komposit dilakukan desain komposisi antara polimer dan penguat (serat) Perhitungan Komposisi Komposit Uji Impak Perhitungan komposit ini berdasarkan perhitungan volume total cetakan. Ukuran cetakan yang dipergunakan adalah 12.7 x 1.27 x 1.27 cm 3. Dengan fraksi volume serat sebagai berikut: 1) 70% Resin, dan 30% Serat Pelepah Salak. 2) 60% Resin, dan 40% Serat Pelepah Salak. 3) 50% Resin, dan 50% Serat Pelepah Salak. 4) 40% Resin, dan 60% Serat Pelepah Salak. Berikut ini adalah perhitungan yang dilakukan, menghitung volume cetakan dengan asumsi yang dipakai volume cetakan = volume komposit, sehingga perhitungannya adalah : Volume cetakan (Vc) Vc = p x l x t =12.7 x 1.27 x 1.27 = cm 3 Untuk menentukan volume dan massa resin dan serat, digunakan rumus: 1) 70% Resin, dan 30% Serat Pelepah Salak. Volume fiber (Vf) Vf =

4 29 =6.15 cm 3 Massa fiber (Mf) =6.15 x = 0.48 gr Volume matrik (Vmatrik) = cm 3 Massa matrik (M matrik) = x 1.9 = gr 2) 60% Resin, dan 40% Serat Pelepah Salak Volume fiber (Vf) Vf = = 8.19 cm 3 Massa fiber (Mf) =8.19 x = 0.63 gr Volume matrik (Vmatrik) = cm 3

5 30 Massa matrik (M matrik) = x 1.9 = gr 3) 50% Resin, dan 50% Serat Pelepah Salak. Volume fiber (Vf) = cm 3 Massa fiber (Mf) =10.24 x = 0.79 gr Volume matrik (Vmatrik) = cm 3 Massa matrik (M matrik) = x 1.9 = gr 4) 40% Resin, dan 60% Serat Pelepah Salak. Volume fiber (Vf) Vf = = cm 3 Massa fiber (Mf) =12.29 x = 0.95 gr Volume matrik (Vmatrik)

6 31 = 8.19 cm 3 Massa matrik (M matrik) = 8.19 x 1.9 = gr Hasil dari penghitungan diatas kemudian dijadikan data tabel seperti berikut: Tabel 3.1 Komposisi Resin dan Fiber pada Spesimen Uji Impak Volume Volume Massa Volume Massa Fiber Resin Density katalis cetakan fiber fiber matrik matrik (%) (%) fiber (ml) (cm 3 ) (cm 3 ) (gr) (cm 3 ) (gr) ,15 0,48 14,34 27,24 0,078 0, ,19 0,63 12,29 23,35 0,078 0, ,24 0,79 10,24 19,46 0,078 0, ,29 0,95 8,19 15,57 0,078 0,16

7 Perhitungan Komposisi Komposit Uji Tarik Perhitungan komposit ini berdasarkan perhitungan volume total cetakan. Ukuran cetakan yang dipergunakan adalah 0.7 x 16.5 x 1.9 cm 3. Dengan fraksi volume serat sebagai berikut: 5) 70% Resin, dan 30% Serat Pelepah Salak. 6) 60% Resin, dan 40% Serat Pelepah Salak. 7) 50% Resin, dan 50% Serat Pelepah Salak. 8) 40% Resin, dan 60% Serat Pelepah Salak. Berikut ini adalah perhitungan yang dilakukan, menghitung volume cetakan dengan asumsi yang dipakai volume cetakan = volume komposit, sehingga perhitungannya adalah : Volume cetakan (Vc) Vc = cm 3 Untuk menentukan volume dan massa resin dan serat, digunakan rumus: 5) 70% Resin, dan 30% Serat Pelepah Salak. Volume fiber (Vf) Vf = = 5.51 cm 3 Massa fiber (Mf) =5.51 x = 0.43 gr Volume matrik (Vmatrik) = cm 3 Massa matrik (M matrik)

8 33 = x 1.9= gr 6) 60% Resin, dan 40% Serat Pelepah Salak Volume resin (Vf) Vf = = 7.34 cm 3 Massa resin (Mf) = 7.34 x = 0.57 gr Volume matrik (Vmatrik) = cm 3 Massa matrik (M matrik) = x 1.9 = gr 7) 50% Resin, dan 50% Serat Pelepah Salak. Volume fiber (Vf) = 9.18 cm 3 Massa fiber (Mf) =9.18 x = 0.71 gr Volume matrik (Vmatrik)

9 34 = 9.18 cm 3 Massa matrik (M matrik) = 9.18 x 1.9 = gr 8) 40% Resin, dan 60% Serat Pelepah Salak. Volume fiber (Vf) Vf = = cm 3 Massa fiber (Mf) =11.01 x = 0.85 gr Volume matrik (Vmatrik) = 7.34 cm 3 Massa matrik (M matrik) = 7.34 x 1.9 = gr

10 35 Hasil dari penghitungan diatas kemudian dijadikan data tabel seperti berikut: Tabel 3.2 Komposisi Resin dan Fiber pada Spesimen Uji Tarik Volume Volume Massa Volume Massa Fiber Resin Density katalis cetakan fiber fiber matrik matrik (%) (%) fiber (ml) (cm 3 ) (cm 3 ) (gr) (cm 3 ) (gr) ,51 0,43 12,85 24,41 0,078 0, ,34 0,57 11,01 20,93 0,078 0, ,18 0,71 9,18 17,44 0,078 0, ,01 0,85 7,34 13,95 0,078 0, Pembuatan Spesimen Komposit Pada pengujian impak dan pengujian tarik, dibutuhkan spesimen sesuai dengan ketentuan standar uji ASTM. Spesimen uji tarik dibuat berdasarkan ASTM D a. Sedangkan spesimen uji impak dibuat menurut ASTM D Pembuatan spesimen dilakukan dengan metode hand lay-up. Langkah-langkah pembuatan spesimen adalah sebagai berikut: 1. Menimbang berat resin sesuai dengan presentase resin content. 2. Menyiapkan cetakan spesimen sesuai jenis pengujian, lalu meratakan resin ke dalam cetakan dengan kuas. Gambar 3.2 Spesimen Uji Tarik ASTM D a

11 36 Tabel 3.3. Dimensi Uji Tarik ASTM D a Dimensi Panjang (mm) Toleransi (mm) W = Width of narrow section 13 ± 0.5 L = Length of narrow section 57 ± 0.5 W 0 = Width overall 19 ± 6.4 L 0 = Length overall 165 no max G = Gage length 50 ± 0.25 D = Distance between grips 115 ± 5 R = Radius of fillet 76 ± 1 Gambar 3.3 Spesimen Uji Impak ASTM D Menata serat dalam orientasi 0 o -90 o dalam cetakan, lalu memasukkan sisa resin ke dalam cetakan. Usahakan tidak tercipta void. 4. Biarkan hingga benar-benar kering, lalu lepaskan dari cetakan. 5. Setelah spesimen jadi, ratakan permukaan dan sisi-sisi spesimen dengan menggunakan amplas atau kikir. Setelah menyelesaikan langkah-langkah tersebut, spesimen siap diuji. 3.6 Uji Impak Pengujian dilakukan untuk mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Standar uji yang digunakan adalah ASTM D Prosedur pengujian sesuai standar uji meliputi tahap-tahap berikut ini Persiapan Spesimen Uji a. Menyiapkan spesimen uji sesuai ketentuan ASTM D

12 37 b. Membuat takikan sedalam 0.25 ± 0.05 mm Persiapan Alat Uji a. Mengecek kelengkapan dan kondisi mesin. Pengujian ini dilakukan menggunakan alat uji impak model JB-300 dengan pembebanan 150 Joule dari RRC Pengujian Spesimen a. Mengecek kondisi spesimen dalam grup sampel. b. Mengukur dan mencatat lebar dari setiap spesimen setelah penakikan. c. Mengukur dan mencatat kedalaman material yang tersisa di bawah takikan setiap spesimen. d. Menempatkan spesimen uji secara horisontal pada support, sehingga spesimen akan ter-impak pada permukaan yang berlawanan dengan takik. e. Mengangkat dan menyangga pendulum pada mekanisme pelepas. Nol kan indikasi energi terserap. f. Melepaskan pendulum. Membuat ujung pendulum menghantam specimen. Catat breaking energy yang terindikasi. g. Hasil dari spesimen yang tidak patah harus dibuang. Spesimen yang tidak patah seutuhnya menjadi 2 atau lebih potongan tidak dianggap patah. h. Hitung nilai Impact Resistance masing-masing spesimen, dalam J/m i. Hitung rata-rata Impact Resistance grup spesimen. Nilai yang didapat dari spesimen yang tidak rusak tidak dimasukkan dalam rata-rata. j. Menghitung standar deviasi grup spesimen. 3.7 Uji Tarik Pengujian dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik saat di beri beban tarik. Standar uji yang digunakan adalah ASTM D a. Prosedur pengujian sesuai standar uji meliputi tahap-tahap berikut ini Persiapan Spesimen Uji a. Menyiapkan spesimen uji sesuai ketentuan ASTM D a Persiapan Alat Uji a. Mengecek kelengkapan dan kondisi mesin. Pengujian menggunakan Universal Testing Machine produk SHIMADZU model UH-300kNx C1

13 V dengan kapasitas 300kN Pengujian Spesimen a. Mengecek kondisi spesimen dalam grup sampel. b. Mengukur dan mencatat ketebalan dan lebar specimen menggunakan micrometer yang sesuai dengan toleransi ±0.025 mm sepanjang narrow section. c. Menempatkan spesimen uji pada grip alat uji. Berhati-hati untuk menyelaraskan sumbu panjang spesimen dan grip. Kencangkan grips secara merata seperlunya untuk menghindari kemungkinan licin spesimen selama pengujian, tetapi tidak sampai menghancurkan spesimen. d. Menarik kearah memanjang secara perlahan. e. Selama penarikan, setiap saat tercatat dengan grafik yang tersedia pada mesin sampai spesimen patah. f. Mengamati dan mencatat gaya pada titik luluhnya dan titik ultimate-nya juga pertambahan panjang dari spesimen setelah patah. 3.8 Metode Analisa Data Data yang telah diperoleh setelah pengujian, kemudian akan diolah dan dianalisa untuk mendapatkan hasil penelitian. Langkah-langkah dalam proses tersebut adalah: a. Data yang diperoleh dari uji impak digunakan untuk mencari nilai ketangguhan komposit serat pelepah salak dalam menerima beban kejut atau beban impak. b. Data dari proses uji tarik digunakan untuk menghitung nilai kekuatan tarik dan modulus elastisitas komposit serat pelepah salak. c. Hasil olahan data pengujian tersebut kemudian diubah menjadi data grafik yang kemudian dianalisa menggunakan metode deskriptif. d. Kemudian menganalisa pengaruh kenaikan resin content terhadap kekuatan tarik dan impak komposit polimer berpenguat serat pelepah salak. e. Menyimpulkan hasil penelitian.