ANALISA PENGARUH KETEBALAN INTI (CORE) TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT SANDWICH

Tugas Akhir TM091486 ANALISA PENGARUH KETEBALAN INTI (CORE) TERHADAP KEKUATAN BENDING KOMPOSIT SANDWICH Rifki Nugraha 2108 100 704 Dosen Pembimbing : Putu Suwarta, ST. M.Sc

Latar Belakang Komposit Material kuat dan ringan Komposit sandwich

Aplikasi Sandwich Composite

Tinjauan Pustaka Kowangid & Diharjo (2003), komposit sandwich dengan core divinycell PVC H-200 mempunyai kekuatan bending 15,4 % lebih tinggi dari penggunaan core divinycell PVC H-100. Jadi, semakin tinggi sifat mekanis core, semakin tinggi pula kekuatan komposit sandwich. [13] Penambahan tebal core pada komposit sandwich GFRP tidak mampu meningkatkan kekuatan bending. Namun kemampuan menahan momen komposit sandwich akan meningkat seiring dengan penambahan tebal core (Sudiono & Diharjo, 2004) [13]

Rumusan Masalah 1 2 Bagaimana pengaruh perbedaan ketebalan core dari epoxy terhadap karakteristik bending komposit sandwich dalam fraksi tetap. Bagaimana pengaruh ketebalan core yang bervariasi terhadap model kerusakan komposit sandwich.

Tujuan Menganalisa pengaruh perbedaan ketebalan core dari epoxy terhadap karakteristik bending komposit dalam volume fraksi tetap. Menganalisa pengaruh penambahan epoxy terhadap model kerusakan komposit sandwich.

Batasan Masalah Distribusi serat didalam matrik pada tiap lapisan dianggap sama. Suhu ruangan pada proses pembuatan dan pengujian dianggap konstan ±32ºc. Core epoxy memiliki ketebalan yang sama Komposisi antara penguat dengan matrik disetiap lapisan dianggap sama. Spesimen yang dihasilkan dari proses pencetakan dianggap baik. Lapisan adhesive diangap merata pada permukaan core

Kegagalan micro buckling biasanya terjadi pada skin komposit sandwich yang relatif tipis terhadap tebal core. Kegagalan ini dapat menyebabkan penurunan kekuatan bending secara drastis Model Kegagalan Komposit Sandwich (Steeves dan Fleck, 2004) Kegagal core shear biasanya terjadi pada balok sandwich dengan skin yang relatif tebal dengan span yang pendek. Kegagalan didominasi oleh lemahnya kekuatan core yang digunakan Kegagalan indentation akan muncul pada balok sandwich dengan core yang relatif tebal jika dibandingkan dengan ketebalan skin dan kekuatan core yang sangat rendah Kegagalan core crushing ditunjukkan oleh hancurnya core karena tidak mampu menahan beban geser sehingga kegagalan terjadi menyeluruh pada semua bagian core

Diagram Alir Penelitian

A Pemotongan dan penimbangan serat kaca sesuai ukuran cetakan 20x15 cm. Penimbangan resin polyester 157 sesuai dengan fraksi berat yang ditentukan yaitu 68% Persiapan cetakan dan pemberian wax Pencetakan lapisan kulit atas dan lapisan kulit dengan empat lapisan glass fiber Proses curing ±24 jam pada suhu kamar Pelepasan lapisan dari cetakan Pemotongan lapisan kulit dan core sesuai dengan ASTM C-393 Pemberian lapisan adhesive pada permukaan dalam kulit atas, kulit bawah dan permukaan core pada kedua sisi Pembebanan pada spesimen yang telah diberi lapisan adhesive agar merekat sempurna B

C 393

Alat 1. Mesin Uji Tarik-Bending Wolfert 2. Alat Cetak Core dan Komposit dengan Metode Wet Lay Up 3. Mikroskop Stereo Zeiss STEMI DV4 4. Alat bantu : gerinda, gergaji gunting, roller, kuas 5. Alat ukur : timbangan, jangka sorong, gelas ukur 6. Alat keselamatan : sarung tangan dan masker

Bahan 1 2 3 3 Resin Polyester Yukalac 157 BTQN-EX Woven Rovings 600 Epoxy Resin dan Epoxy Hardener Epoxy Resin dan Polamide Hardener (Lapisan Adhesive) 4 Wax 5 Katalis (MEKPO = methyl ethil ketone perokside)

Proses Pembuatan Core Membuat batas ketinggian berdasarkan tebal core yaitu 2mm,5mm dan 8mm Melapisi cetakan dengan wax Tahap persiapan cetakan Tahap pencetakan core Mengukur volume core seusai tebal dan luas cetakan sebesar 20x15cm Mengukur epoxy resin dan epoxy hardener yang digunakan dengan perbandingan 1:3 Mencampurkan epoxy resin dan epoxy hardener pada satu tempat Pengadukan epoxy yang telah disatukan sampai homogen Penuangan epoxy yang telah diaduk kedalam cetakan dan ratakan keeluruh permukaan cetakan Proses curing ±24jam resin hardener

Proses Pembuatan Skin Membuat batas ketinggian Melapisi cetakan dengan wax Tahap persiapan cetakan Tahap persiapan serat Memotong fiberglass sesuai ukuran cetakan 15x20cm Mengukur berat awal fiberglass Resin dituangkan Fiberglass diletakkan Resin dituangkan kembali, dan diletakkan fiberglass sampai lapisan keempat Proses curing ±24 jam Proses laminasi

Proses Pembuatan Komposit Pelapisan skin dengan lapisan adhesive Pelapisan core dengan lapisan adhesive Komposit Sandwich

Prosedur Uji Bending Pemberian label pada spesimen sesuai variabel Pencatatan dimensi awal dari spesimen (panjang, lebar, tinggi) Memasang spesimen pada span 20mm 60mm Data dicatat kemudian spesimen dilepas dari span Pembebanan pada spesimen hingga patah Source : ASTM Standards, C 393, Standard Test Method for Flexural and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials (Metric)

Data Pengujian

Data Hasil Pengujian Bending

Karakteristik Bending VS Tebal Core

Proses Pengujian Bending Core 2mm

Proses Pengujian Bending Core 5mm

Proses Pengujian Bending Core 8mm

Pengamatan Makro Sandwich Core 2mm F Matrix and core cracking CORE SHEAR Delaminasi Fiber pull out 0.03 t f /c:1 dan c/l:0.03 Terjadinya slip antara core dengan skin Core mengalami patah saat pengujian bending

Pengamatan Makro Sandwich Core 5mm F delaminasi CORE SHEAR core cracking Fiber pullout delaminasi 0.083 t f /c:0.4 dan c/l:0.083 Terjadinya slip antara core dengan skin Core mengalami patah saat pengujian bending

Pengamatan Makro Sandwich Core 5mm F Matrix and core cracking CORE SHEAR 0.13 Core mengalami patah saat pengujian bending Slip antara skin dan core

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Tegangan bending komposit sandwich dengan core epoxy semakin menurun seiring dengan penambahan tebal core epoxy. Pada komposit sandwich dengan tebal core 2 mm, nilai tegangan bending rata-ratanya adalah 66.86 MPa sedangkan pada komposit sandwich dengan tebal core 8 mm tegangan bending rata-ratanya adalah 45.89 Mpa atau turun sebesar 54,11%.. Disebabkan oleh perbedaan dimensi core yang penyebabkan perbedaan penerimaan tegangan skin atas dan bawah. Dan pengaruh moment inersia dari rumus umum tegangan bending. Kekakuan bending komposit sandwich dengan core epoxy semakin naik seiring dengan penambahan tebal core epoxy. Pada komposit sandwich dengan tebal core 8 mm, kekakuan bending rata-ratanya adalah 188.07 x 10 6 Nmm 2 sedangkan pada komposit sandwich dengan tebal core 2 mm kekakuan bending rata-ratanya adalah 42.49 x 10 6 Nmm 2 atau meningkat sebesar 88,41%. Namun ditijau dari nilai defleksinya berbanding terbalik dari nilai kekakuan. Hal tersebut dikarenakan fakor karakteristik dari core yang keras. Kegagalan komposit sandwich didominasi oleh core crushing pada ketebalan core 2 mm dan 5 mm. Sedangkan pada ketebalan core 8 mm kerusakan didominasi oleh core shear.

Saran Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah : Penggantian matriks dengan tipe yang lebih ulet agar dapat diketahui pengaruhnya terhadap komposit sandwich. Pemberian reinforce pada matriks core dapat dilakukan untuk mengatasi core yang memiliki sifat kaku dan getas. Perlu adanya metode atau alat khusus agar proses pembuatan komposit sandwich mencapai hasil yang diingkan dari eksperimen. Proses pembuatan hendaknya menggunakan metode selain hand lay up, agar spesimen yang dihasilkan nantinya dapat menekan jumlah void yang timbul pada proses pembuatan karena akan mempengaruhi hasil pengujian. Penambahan jenis lapisan adhesive perlu diperhatikan dan ketebalan lapisan adhesive karena lapisan adhesive merupakan bagian terpenting dari komposit sandwich.

Terima Kasih Atas perhatian dan dukungannya