PENGARUH VARIASI WAKTU DAN KECEPATAN PENGADUKAN EPOXY TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN IMPAK PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU ALBASIA SKRIPSI Untuk memenuhi persyaratan mencapai derajat Sarjana Strata 1 Disusun Oleh : FAJAR TAUFIK NIM :11040059 JURUSAN TEKNIK MESIN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2015 i
ii
HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini, saya : Nama : FAJAR TAUFIK NIM : 11040059 Jurusan : Teknik Mesin Menyatakan dengan sesungguhnya dan sejujurnya, bahwa skrispi saya yang berjudul : PENGARUH VARIASI WAKTU DAN KECEPATAN PENGADUKAN EPOXY TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN IMPAK PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU ALBASIA Adalah asli hasil penelitian saya sndiri dan bukan plagiasi hasil karya orang lain. Kecuali bagian-bagian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks. Yogyakarta, 29 Mei 2015 Yang Menyatakan Fajar Taufik NIM : 11040059 iii
MOTTO The first you make habbite, at the last habbit make you Janganlah pernah berharap apapun selain kepada Allah karena dialah penggegam sesuatu. Jalanilah hidup hanya dengan mencari keridhoannya Dan Dia-lah Tuhan yang membentangkan (permukaan) bumi dan menjadikan gunung gunung dan sungai sungai padanya dan menjadikan kepadanya segala macam berpasang-pasangan. Dialah yang menutupkan malam kepada siang sesungguhnya yang demikian itu, merupakan ayat ayat (kauniyah) bagi orang orang yang berfikir (Qs, ar raad 3) You must try until you get success!!! iv
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah yang Maha pengasih lagi Maha penyayang yang telah menganugerahkan akal dan fikiran beserta nafsu pada diri manusia. Betapa besar kasih sayang Allah kepada seluruh umat-nya. Dengan kasih sayang-nya pula akhirnya penulis dapat meyusun dan menyelesaikan penulisan laporan dengan judul PENGARUH VARIASI WAKTU DAN KECEPATAN PENGADUKAN EPOXY TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN IMPAK PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU ALBASIA Penyelesaian laporan atau penelitian ini tentu tidaklah lepas dari bantuan, bimbingan dan dukungan serta semangat dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingi mengucapkan terimakasih kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 2. Bapak Nurfi Ahmadi, S.T,M.Eng selaku ketua jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto. 3. Bapak Ir.Sudarmanto, M.T. dan Ibu Henny Pratiwi, S.T.,M.Eeng selaku dosen pembimbing skripsi Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Adisutcipto. 4. Semua dosen Teknik Mesin STTA yang telah membagi ilmunya 5. Teman satu tim Skripsi Teknik Komposit yang sudah bekerja sama dengan baik (Hangga, Sigit, Pamungkas, Hizba, Bayu, Cahyo) serta teman-teman yang lain. 6. Bapak Saefudin, ibu Fadilah, Aziz, Maskur (a ung), Indra, Irna, Anjar, Retno dan Hilman yang senantiasa mendo a kan menyemangati dan selalu memberi dukungan moril dan materil serta kasih sayang kepada penulis 7. Semua pihak dan teman-teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah banyak membantu dalam penyusunan Skripsi ini sampai selesai. v
Penulis meyadari bahwa penulisan skripsi atau penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan. Masih banyak hal yang perlu diperbaiki untuk masa mendatang. Oleh karena itu, penulis berharap kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan skripsi ini. Penulis juga berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca pada umumnya. Aamiin. Yogyakarta, 15 Mei 2015 Penulis vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii HALAMAN MOTTO... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMABAR.... x DAFTAR LAMPIRAN... xii DAFTAR SIMBOL... xiii ABSTRAK... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Pustaka... 6 2.2 Landasan Teori... 7 2.2.1 Pengertian Bahan Komposit... 7 2.2.2 Klasifikasi Komposit... 8 2.2.2.1 Klasifikasi Berdasarkan Bentuk... 8 2.2.3 Matriks... 9 2.2.4 Resin Epoksi... 10 2.2.5 Kayu Albasia... 11 2.2.6 Metode Pembuatan Komposit... 13 vii
2.3 Pengujian... 13 2.3.1 Uji Tarik... 13 2.3.2 Uji Impak... 16 2.3.3 Uji SEM... 19 2.4 Hipotesa... 20 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir... 21 3.2 Proses Pembuatan Komposit... 22 3.2.1 Proses Pemilihan Serbuk Kayu Albasia... 22 3.2.2 Persiapan Pembuatan Komposit... 22 3.3 Tahapan Pembuatan Komposit... 26 3.4 Peritungan Kebutuhan Komposit... 26 3.5 Proses Pembuatan Spesimen Uji... 28 BAB lv HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian Impak... 31 4.2 Hasil Pengujian Tarik... 35 4.3 Hasil Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope)... 38 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 41 5.2 Saran... 42 DAFTAR PUSTAKA... 43 LAMPIRAN viii
DAFTAR TABEL No.Tabel Nama Tabel Hlm Tabel 2.1 Sifat fisis dan mekanis kayu albasia 12 Tabel 3.1 Variasi pengadukan dan kebutuhan komposit 28 ix
DAFTAR GAMBAR No. Gambar Nama Gambar Halaman Gambar 2.1 Skema Penyusunan Serat 8 Gambar 2.2 Komposit Berpartikel 9 Gambar 2.3 Geometri dan Dimensi Spesimen Uji Tarik ASTM D 638 14 Gambar 2.4 Alat Uji Tarik (Ultimate Testing Machine) 14 Gambar 2.5 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan 15 Gambar 2.6 Benda Uji Impak 16 Gambar 2.7 Pengujian Impak dengan Charpy 16 Gambar 2.8 Simulasi Charpy 18 Gambar 2.9 Simulasi Izod 18 Gambar 2.10 Skema SEM 20 Gambar 3.1 Serbuk kayu Albasia 22 Gambar 3.2 Resin Epoksi dan Hardener 23 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Wax Rencana Dimensi Cetakan Timbanagan Pengayak 20 mesh Pengayak 30 mesh 23 23 24 25 25 x
Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 3.14 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Cetakan yang sudah dikasih malam Cetakan komposit Pemotongan komposit yang sudah dimarking Spesimen uji yang sudah dipotong sesuai ASTM 5942-96 a) Alat Uji Impak dan b) Proses pemasanagan Spesimen Uji Tarik ASTM 638-02 Alat Uji Tarik UTM (Ultimate Testing Machine) Grafik Energi serap dengan waktu pengadukan 15 menit Grafik Energi serap dengan waktu pengadukan 45 menit Perbandingan Energi serap dengan waktu 15 dan 45 menit Grafik Harga Impak pengadukan 15 menit Grafik Harga Impak pengadukan 45 menit Perbandingan Harga Impak pengadukan 15 dan 45 Menit Tegangan dengan waktu pengadukan 15 menit Tegangan dengan waktu pengadukan 45 menit Perbandingan Tegangan dengan pengadukan 15,45 menit Hasil Foto SEM Pembesaran 50 kali EDS (Electron Dispersive Spectrocopy) Hasil Foto SEM Pembesaran 500 kali Hasil Foto SEM Pembesaran 500 kali 25 27 28 29 29 30 30 31 32 32 33 34 34 35 36 37 38 39 39 40 xi
DAFTAR LAMPIRAN No. Lampiran Lampiran 1. Lampiran 2. Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5. Lampiran 6. Lampiran 7. Lampiran 8. Lampiran 9. Lampiran 10. Lampiran 11. Nama Lampiran Contoh Perhitungan Pengujian Tarik Data Hasil Pengujian Tarik Contoh Perhitungan Pengujian Impak Data Hasil Pengujian Impak Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 15 menit, 695 rpm Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 15 menit,773 rpm Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 15 menit, 853 rpm Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 45 menit, 695 rpm Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 45 menit, 773 rpm Grafik Uji Tarik Komposit Serbuk Kayu Albasia 45 menit, 853 rpm Hasil EDS (Electron Dispersive Spectrocopi) xii
DAFTAR SIMBOL P : Beban Tarik (N) A : Luas panampang (mm 2 ) E : Energi serap (J) g : Grafitasi (m/s 2 ) m : Massa pendulum (m) R : Panjang pendulum (m) HI : Harga Impak (J/mm 2 ) V : Volum (cm 3 ) Σ : Jumlah L : Pertambahan panjang (mm) L : Panjang(m) L0 : Panjang mula mula (mm) β : Sudut ayunan pendaluman setelah diayunkan ( 0 ) α : Sudut ayunan pendaluman sebelum diayunkan ( 0 ) σ : Tegangan (Mpa) ε : Regangan (%) xiii
Abstrak Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi waktu dan kecepatan pengadukan epoksi terhadap pengujian tarik dan impak pada komposit serbuk kayu albasia. Penelitian ini menggunakan bahan epoksi sebagai matrik dan serbuk kayu albasia sebagai penguatnya. Metode yang digunakan dalam proses pembuatan menggunakan metode hand-lay up. Mula mula serbuk kayu diayak untuk mendapatkan ukuran 20 dan 30 mesh kemudian dijemur. Selanjutnya epoksi dan serbuk kayu albasia diaduk dengan variasi waktu 15 dan 45 menit dengan variasi kecepatan 695 rpm, 773 rpm, dan 853 rpm menggunakan mixer. Setelah tercampur rata, ditambah dengan hardener dan diaduk lagi. Setelah campuran epoksi, serbuk kayu dan hardener tercampur, campuran tersebut dituangkan pada cetakan dan dioven selama 40 menit dengan suhu 60 0 C. Dari hasil observasi, penelitian ini menunjukan bahwa terjadi kenaikan kekuatan impak seiring dengan bertambahnya waktu dan kecepatan pengadukan epoksi dan serbuk kayu albasia. Kekuatan impak tertinggi terjadi pada waktu pengadukan selama 45 menit dengan kecepatan 853 rpm sebesar 0,061 (J/mm 2 ) dan kekuatan terendah pada variasi waktu 15 menit dengan kecepatan 695 rpm sebesar 0,035 (J/mm 2 ). Sementara itu, kekuatan tarik tertinggi adalah 20,92% yang terjadi pada variasi waktu 15 menit dengan kecepatan 695 rpm. Kekuatan terendah adalah 18,42% yang terjadi pada variasi waktu 45 menit dengan kecepatan 853 rpm. Seiring dengan bertambahnya kecepatan maka terjadinya suatu pusaran sehingga dalam analisa pengujian SEM (Scanning Electron Microscope) terdapat banyak void, patahan pull out, crack deflection dan aglomerisasi pada patahan komposit. Kata kunci : waktu, kecepatan, epoksi, kekuatan tarik, kekuatan impak, serbuk kayu albasia. xiv