LOGO Sidang Tugas Akhir Studi Eksperimental Pengaruh Jumlah Lapisan Stainless Steel Mesh dan Posisinya Terhadap Karakteristik Tarik dan Bending Komposit Serat Kaca Hibrida Oleh : Tamara Ryan Septyawan 2106100164 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA Putu Suwarta, ST, M.Sc
MATERI 1 Pendahuluan 2 Tinjauan Pustaka 3 Metodologi 4 Data Hasil Penelitian & Diskusi 5 Kesimpulan dan Saran
LOGO PENDAHULUAN
Latar Belakang Transportasi Bahan Bakar Efisiensi Pemilihan Material Komposit Serat Kaca Kelemahan Komposit Serat Kaca Hibridisasi Komposit Hibrida
Perumusan Masalah Bagaimana pengaruh jumlah lapisan stainless steel mesh terhadap karakteristik tarik dan bending komposit hibrida. Bagaimana pengaruh posisi peletakan lapisan stainless steel mesh terhadap karakteristik tarik dan bending komposit hibrida.
Tujuan Penelitian Mengetahui pengaruh jumlah lapisan stainless steel mesh terhadap karakteristik tarik dan bending komposit hibrida. Mengetahui pengaruh posisi peletakan lapisan stainless steel mesh terhadap karakteristik tarik dan bending komposit hibrida.
Batasan Masalah dan Asumsi Komposisi antara penguat dengan matrik di setiap lapisan dianggap sama. Distribusi serat di dalam matrik pada setiap lapisan dianggap sama. Spesimen yang dihasilkan dianggap sempurna (permukaan rata, tidak ada ruang kosong (void) dan ikatan fiber dan logam dengan matriks sangat baik). Suhu ruangan pada proses pembuatan dan pengujian dianggap konstan.
LOGO TINJAUAN PUSTAKA
KOMPOSIT Matriks Penguat KOMPOSIT
Matriks Matriks Polymer Matrix Composite Metal Matrix Composite Ceramic Matrix Composite
Penguat Fiber Reinforced Composite Particle Reinforced Composite Laminar Reinforced Composite Hybrid Composite
a.sandwich b.interply c.intraply d.intimately Mixed Hybrid Composite
Glass Reinforced Fiber Metal Laminate (GLARE) Polimer GLARE Stainless Steel Serat Kaca
Perhitungan Komposit Perhitungan umum Fraksi volume total : V f + V m = 1 Fraksi volume matriks : V m = v m / v c Fraksi volume serat: V f = v f / v c Fraksi berat total : Wf + Wm = 1 Fraksi berat matriks : W m = w m / w c Fraksi berat serat : W f = w f / w c Vc = Vm + Vf w c = w m + w f ρc = Vf ρf + Vm ρm
E1 = EmVm + E fvf
Pengujian Mekanik Pengujian Tarik Pengujian Mekanik Pengujian Bending
Mode Kegagalan Tarik
Pengujian Bending
LOGO METODOLOGI
Diagram Alir Penelitian
www.themegallery.com Company Logo
Pembuatan Komposit Peralatan Alat Cetak Komposit Alat Bantu: Gerinda Gunting Kuas Roller Alat Ukur: Timbangan Jangka sorong Alat Keselamatan: Sarung tangan Masker
Pembuatan Komposit Bahan: Resin unsaturated polyester Yukalac 157 BTQN-EX Lembaran Serat Kaca WR 600 Stainless steel mesh ukuran 30 Katalis MEKPO
Pembuatan Komposit Pelapisan permukaan cetakan dengan wax Pemotongan serat kaca serta mesh sesuai dengan dimensi cetakan Penimbangan resin sesuai dengan fraksi berat yang ditentukan Pembuatan komposit dengan metode wet lay up hingga diperoleh 9 lamina Proses curing selama 24 jam Pelepasan komposit dari cetakan
Tabel ketebalan spesimen
Konfigurasi Lamina Bending
Konfigurasi Lamina Tarik
Lembaran Komposit www.themegallery.com Company Logo
ASTM D-3039 Pengujian Tarik
Pencatatan Hasil Uji Tarik No Spesimen P (N) L (mm) d (mm) b (mm) L0 (mm) Δl (mm) A0 (mm) ε (%) σ (MPa) E (MPa) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 www.themegallery.com Company Logo
Pengujian Bending
Pencatatan Hasil Uji Bending No Spesimen d (mm) b (mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 L span (mm) Defleksi (mm) P (N) Gradien (N/mm) S (Mpa) E (Mpa) www.themegallery.com Company Logo
Pengamatan Makroskopis www.themegallery.com Company Logo
Pengamatan SEM www.themegallery.com Company Logo
LOGO DATA HASIL PENELITIAN & DiSKUSI
Hasil Pengujian Tarik Stainless Steel Mesh dan Serat Kaca WR 600 SS Mesh #30 WR 600 No Sifat Mekanis Hasil Penelitian Rata-Rata Hasil Penelitian Rata- Rata 1 σu (MPa) 2 ε (%) 747,7398972 688 735,2775656 730,0050407 657,6470588 706,9976592 681,1881188 31,63618389 3,460207612 28,7804878 29,84762843 3,414634146 29,12621359 3,398058252 675,611 7 3,4243
Hasil Pengujian Tarik Komposit Hibrida www.themegallery.com Company Logo
Hasil Pengujian Tarik Komposit Hibrida No Spesimen ε (%) σ (MPa) E (GPa) Mode Hasil Rerata Hasil Rerata Hasil Rerata Kegagalan 1 0 1,95122 239,3939 12,26894 DGM 2 0 1,923077 1,920363 233,3333 237,5758 12,13333 12,37409 SGM 3 0 1,886792 240 12,72 SGM 4 1T 2,427184 243,0108 10,01204 LGM 5 1T 2,392344 2,396399 244,2623 242,7111 10,04548 10,12949 LAT 6 1T 2,369668 240,8602 10,33093 LAT 7 1S 2,380952 241,3978 9,733333 LAT 8 1S 2,347418 2,366013 243,1694 241,4507 9,94 9,885376 LAT 9 1S 2,369668 239,7849 9,982796 LAT 10 2TT 2,870813 251,462 8,759259 LGM 11 2TT 2,857143 2,875502 251,7241 251,9392 8,609195 8,694748 LAT 12 2TT 2,898551 252,6316 8,715789 LAB 13 2TS 2,830189 250,8772 8,761014 LGM 14 2TS 2,843602 2,848201 250 250,9747 8,916667 8,847238 LAB 15 2TS 2,870813 252,0468 8,864035 LAB 16 2SS 2,843602 247,9532 8,474074 DGM 17 2SS 2,816901 2,839215 250 249,7009 8,670977 8,524404 LAT 18 2SS 2,857143 251,1494 8,428161 LAT
Perbandingan Tegangan 255 250 245 σ (MPa) 240 235 230 Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel Mesh Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah dan Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Kedua Sisi
Perbandingan Regangan 3,5 3 2,5 ε (%) 2 1,5 1 0,5 0 Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel Mesh Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah dan Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Kedua Sisi
Perbandingan Tegangan Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 243 242,8 242,6 242,4 242,2 σ (MPa) 242 241,8 241,6 241,4 241,2 241 240,8 Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi
Perbandingan Regangan Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2,4 2,395 2,39 2,385 2,38 ε (%) 2,375 2,37 2,365 2,36 2,355 2,35 Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Sisi
Perbandingan Tegangan Pada Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh 252,5 252 251,5 251 σ (MPa) 250,5 250 249,5 249 248,5 Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Keduanya Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah dan di Sisi Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Keduanya Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah dan Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Kedua Sisi
Perbandingan Regangan Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2,88 2,87 2,86 ε (%) 2,85 2,84 2,83 2,82 2,81 Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Keduanya Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah dan di Sisi Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Keduanya Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah dan Sisi Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Kedua Sisi
Foto Makro Patahan
Hasil Uji SEM
Perbandingan Tegangan Hasil Pengujian dengan Tegangan Teoritis 265 260 256,9957523 257,9748319 258,8995183 255 251,93 250 σ (MPa) 245 242,71 240 237,57 235 230 225 Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel Mesh Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh Steel Mesh Tegangan Teoritis Tegangan Pengujian
Hasil Pengujian Bending No Spesimen S (Mpa) E (Mpa) Hasil Rerata Hasil Rerata 1 0 25,903 1224,21 2 0 29,9929 27,7207 1417,51 3 0 27,2663 1288,65 4 1A 32,9657 1361,16 5 1A 35,9625 34,4641 1272,78 6 1A 34,4641 1423,03 7 1T 28,4703 1175,55 8 1T 26,9719 27,4714 1113,68 9 1T 26,9719 1113,68 10 1B 23,975 848,517 11 1B 22,4766 23,4755 795,485 12 1B 23,975 989,937 13 2AT 39,0028 1313,78 14 2AT 40,7756 40,7756 1373,49 15 2AT 42,5485 1637,96 16 2TT 40,7756 1569,71 17 2TT 40,7756 40,1847 1569,71 18 2TT 39,0028 1501,46 19 2BT 37,2299 1433,21 20 2BT 37,2299 37,8209 1433,21 21 2BT 39,0028 1313,78 22 2AB 37,2299 1254,06 23 2AB 40,7756 39,0028 1373,49 24 2AB 39,0028 1313,78 1310,12 1352,32 1134,3 877,979 1441,74 1546,96 1393,4 1313,78
Perbandingan Tegangan Bending 45 40 35 30 S (MPa) 25 20 15 10 5 0 Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel Mesh Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah2 Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah
Perbandingan Modulus Bending 1800 1600 1400 1200 1000 E (MPa) 800 600 400 200 0 Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel Mesh Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah2 Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah
Perbandingan Tegangan Bending Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 40 35 30 25 S (MPa) 20 15 10 5 0 Posisi Stainless Steel Mesh di Atas Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah
Perbandingan Modulus Bending Pada Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 1600 1400 1200 1000 E (MPa) 800 600 400 200 0 Posisi Stainless Steel Mesh di Atas Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah
Perbandingan Tegangan Bending Pada Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh 45 40 35 30 S (MPa) 25 20 15 10 5 0 Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah
Perbandingan Modulus Bending Pada Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh 1800 1600 1400 1200 E (MPa) 1000 800 600 400 200 0 Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah
Foto Makro Patahan
Hasil Uji SEM
LOGO KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Setelah dilakukan rangkaian percobaan dan analisa data, maka diperoleh beberapa kesimpulan dari penelitian tugas akhir yang dapat dijabarkan sebagai berikut : 1. Penambahan stainless steel mesh pada komposit serat kaca hingga menjadi komposit hibrida dapat meningkatkan kekuatan tarik serta regangan dalam volume fraksi yang sama. 2. Posisi peletakan lapisan stainless steel mesh tidak berpengaruh signifikan terhadap kekuatan tarik dan regangan komposit hibrida. 3. Mekanisme kegagalan yang umum terjadi pada saat pengujian tarik komposit hibrida adalah matrix cracking, debonding, delaminasi, dan fiber fracture. 4. Pada pengujian bending didapatkan bahwa dengan penambahan dua lapisan stainless steel mesh dengan posisi di atas dan tengah maka akan didapatkan kekuatan bending yang terbesar.
Saran Adapun saran dari penelitian ini untuk penelitian selanjutnya adalah: 1. Perlunya peningkatan ikatan adhesi antara matriks dengan stainless steel mesh agar dapat diperoleh sifat mekanik yang lebih baik. 2. Penggunaan stainless steel mesh dengan ukuran yang berbeda agar dapat diketahui efeknya terhadap komposit hibrida. 3. Penggantian matriks dengan tipe yang lebih ulet agar dapat diketahui pengaruhnya terhadap komposit hibrida. www.themegallery.com Company Logo
LOGO