UJI KEKUATAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPAA

Transkripsi

1 UJI KEKUATAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPAA Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar Sarjana Strata I Disusun oleh: SIGIT DWI PRABOWO TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2011 i

2 LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING Skripsi dengan judul : UJI KEKUATAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPA Yang dipersiapkan oleh : Nama : Sigit Dwi Prabowo Nomor Mahasiswa : 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

3 LEMBAR PENGESAHAN UJI KEKUATAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPA Yang dipersiapkan dan disusun oleh : SIGIT DWI PRABOWO NIM : 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

4 PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Sigit Dwi Prabowo Nomor Mahasiswa : 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 : iv

5 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

6 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

7 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

8 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

9 UJI KEKUTAN MEKANIK MATERIAL KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SERAT KELAPA SIGIT DWI PRABOWO 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/mm 2, arah serat 90 memiliki nilai harga impact 0,5534 J/mm 2 dan arah serat 0-90 memiliki nilai harga impact 0,9115 J/mm 2.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

10 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 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metode Pengumpulan Data Sistematika Penulisan BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Landasan Teori Tipe Serat Pada Komposit Serat Kelapa Matrik atau Unsaturated polyester Resin (UPR) Alkali (NaOH) Lamina dan Laminat Kekuatan Tarik x

11 2.8. Kekuatan Impact Kekuatan Bending (Flexural Strength) BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Penyiapan Bahan dan Alat Penyiapan Bahan Penyiapan Alat Diagram Alur Sudy Literature dan Survey Lapangan Penyiapan Bahan Pembuatan Komposit Pengujian Komposit Pengujian Tarik Pengujian Impact Pengujian Bending BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian Tarik Pembahasan Hasil Pengujian Tarik Data Tabel dan Diagram Pengujian Tarik Analisis Hasil Pengujian Tarik Pengujian Impact Pembahasan Hasil Pengujian Impact Data Tabel dan Diagram Pengujian Impact Analisis Hasil Pengujian Impact Pengujian Bending Pembahasan Hasil Pengujian Bending Data Tabel dan Diagram Pengujian Bending Analisis Hasil Pengujian Bending xi

12 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

13 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 Gambar 2.4. (a) Spesimen yang digunakan untuk Pengujian Impact (b) Skematik Peralatan Uji Impact Gambar 2.5. Pengujian Three point Bending Panel Komposit (Standart ASTM D ) Gambar 3.1. Serat Kelapa Sebelum Dicuci Gambar 3.2. Serat Kelapa Sesudah Dicuci Gambar 3.3. Epoxy ALF Gambar 3.4. Timbangan Digital Gambar 3.5. Cetakan Untuk Benda Uji Gambar 3.6. Alat Bantu Lain Gambar 3.7. Gergaji dan Amplas Gambar 3.8. Diagram Penelitian Gambar 3.9. Hasil Cetakan Komposit Serat Kelapa dengan Matrik Epoxy Gambar Spesimen Uji Tarik Komposit Serat Kelapa Gambar Spesimen Uji Impact Komposit Serat Kelapa Gambar Spesimen Uji Bending Komposit Serat Kelapa Gambar Dimensi Benda Pengujian Tarik Gambar Mesin Pengujian Tarik (Laboratorium AAU) Gambar Dimensi Benda Pengujian Impact Gambar Mesin Pengujian Impact (Laboratorium AAU) Gambar Dimensi Benda Pengujian Bending Gambar Mesin Pengujian Bending (Laboratorium AAU) Gambar 4.1. Diagram Nilai Kekuatan Tarik Spesimen Komposit Gambar 4.2. Diagram Nilai Regangan Tarik Spesimen Komposit xiii

14 Gambar 4.3. Diagram Nilai Modulus Elastisitas Tarik Spesimen Komposit Gambar 4.4. Diagram Nilai Kekuatan Impact Spesimen Komposit Gambar 4.5. Diagram Nilai Kekuatan Bending Spesimen Komposit Gambar 4.6. Diagram Nilai Kekakuan Bending Spesimen Komposit Gambar 4.7. Diagram Nilai Modulus Elastisitas Bending Spesimen Komposit xiv

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Spesifikasi Resin Unsaturated Polyester Yukalac BQTN 157 (Sumber : Justus Kimia Raya, 1996) Tabel 4.1. Data Pengujian Tarik Pada Tabel Arah Tabel 4.2. Data Pengujian Tarik Pada Tabel Arah Tabel 4.3. Data Pengujian Tarik Tabel 4.4. Data Pengujian Impact Tabel 4.5. Data Pengujian Bending Pada Tabel Arah Tabel 4.6. Data Pengujian Bending Pada Tabel Arah Tabel 4.7. Data Pengujian Bending Pada Tabel Arah Tabel 4.8. Data Pengujian Bending xv

16 DAFTAR SIMBOL σ P Tegangan (MPa) Beban (N) A Luas penampang (mm 2 ) ɛ L Regangan (mm/mm) Pertambahan panjang (mm) 0 Panjang mula-mula (mm) E Modulus elastisitas (Mpa) HI Harga Impact (J/mm 2 ) E srp Energi serap (J) A 0 Luas penampang (mm 2 ) σ b L b d δ Kekuatan bending (Mpa) Jarak antara titik tumpuan (mm) Lebar spesimen (mm) Tebal spesimen (mm) Defleksi (mm) I Momen inersia (mm 4 ) D Kekakuan (N.mm 2 ) xvi