studi eksperimental pengaruh jumlah lapisan … antara penguat dengan matrik di setiap lapisan...

LOGO

Studi Eksperimental Pengaruh JumlahLapisan Stainless Steel Mesh dan

Posisinya Terhadap Karakteristik Tarikdan Bending Komposit Serat Kaca

HibridaOleh :

Tamara Ryan Septyawan2106100164

Sidang Tugas Akhir

Dosen Pembimbing :Prof. Dr. Ir. Wajan Berata, DEA

Putu Suwarta, ST, M.Sc

Presenter

Presentation Notes

Selamat siang dan salam sejahtera. Kepada Bpk Wajan selaku dosen pembimbing, Bpk Hari S, Bpk Indra sidharta, dan Ibu Suprapti, saya sampaikan terima kasih atas kesediaanya Datang di tempat ini. Pada kesempatan ini, saya akan menyampaikan tugas akhir saya yg berjudul, Studi Eksperimental Pengaruh Jumlah Lapisan Stainless Steel Mesh dan Posisinya Terhadap Karakteristik Tarik dan Bending Komposit Serat Kaca Hibrida

MATERI

Pendahuluan1

Tinjauan Pustaka2

Metodologi3

Data Hasil Penelitian & Diskusi4

Kesimpulan dan Saran5

LOGO

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Transportasi

Bahan Bakar

Efisiensi

Pemilihan Material

Komposit Serat Kaca

KelemahanKomposit Serat

KacaHibridisasi Komposit

Hibrida

Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh jumlah lapisanstainless steel mesh terhadapkarakteristik tarik dan bending komposit hibrida.

Bagaimana pengaruh posisi peletakanlapisan stainless steel mesh terhadapkarakteristik tarik dan bending komposit hibrida.

Tujuan Penelitian

Mengetahui pengaruh jumlah lapisanstainless steel mesh terhadapkarakteristik tarik dan bending komposit hibrida.

Mengetahui pengaruh posisipeletakan lapisan stainless steel mesh terhadap karakteristik tarik danbending komposit hibrida.

Batasan Masalah dan Asumsi

Komposisi antara penguat dengan matrik di setiap lapisandianggap sama.

Distribusi serat di dalam matrik pada setiap lapisan dianggapsama.

Spesimen yang dihasilkan dianggap sempurna (permukaan rata, tidak ada ruang kosong (void) dan ikatan fiber dan logam denganmatriks sangat baik).

Suhu ruangan pada proses pembuatan dan pengujian dianggapkonstan.

LOGO

TINJAUAN PUSTAKA

KOMPOSIT

Matriks Penguat

KOMPOSIT

Presenter

Presentation Notes

Komposit dapat didefinisikan sebagai suatu material yang terdiri atas dua atau lebih material penyusun yang sifatnya berbeda, dimana satu material adalah berfungsi sebagai fase pengisi (matriks) sedangkan material lainnya sebagai fase penguat (reinforce). Dengan penggabungan material tersebut, maka akan didapatkan suatu material yang sifatnya lebih baik dari material penyusunnya, yang merupakan gabungan dari matriksnya dengan penguatnya. Pada komposit dapat terbentuk interphase yaitu suatu fase di antara fase matriks dan penguat yang timbuk akibat reaksi kimia dan efek dari proses produksi yang dilakukan. Dengan semakin berkembangnya teknologi komposit, maka memungkinkan komposit dapat didesain sedemikian rupa sesuai dengan karakteristik material yang diinginkan sehingga dapat dibuat menjadi lebih kuat, ringan, kaku, dan lebih tahan panas. Dengan beberapa kelebihan tersebut, menyebabkan komposit banyak diaplikasikan dalam peralatan-peralatan berteknologi tinggi di bidang industri, transportasi, dan konstruksi bangunan.

Matriks

Matriks

Polymer Matrix

CompositeMetal Matrix Composite

Ceramic Matrix

Composite

Presenter

Presentation Notes

Dalam teknologi komposit, matriks dapat didefinisikan sebagai suatu material yang berfungsi sebagai pengisi dan pengikat yang mendukung, melindungi, dan dapat mendistribusikan beban dengan baik ke material penguat komposit. PMC (Polymer Matrix Composite) Merupakan komposit yang menggunakan material polimer sebagai matriksnya. Contohnya adalah: GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) dan CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). CMC (Ceramic Reinforced Composite) Adalah komposit yang menggunakan material keramik sebagai fase pengisinya (matriks). Contohnya adalah: Boron reinforced SiC. MMC (Metal Matrix Composite) Merupakan komposit yang menggunakan material logam sebagai matriks. Contohnya adalah: Carbon reinforced aluminium.

Penguat

Fiber Reinforced Composite

Particle Reinforced Composite

Laminar Reinforced Composite

Hybrid Composite

Presenter

Presentation Notes

Penguat (reinforce) dalam teknologi komposit dapat didefinisikan sebagai suatu material yang berfungsi sebagai penguat yang memiliki sifat lebih kuat dari fase matriks dan merupakan suatu konstruksi/rangka tempat melekatnya matriks. Berdasarkan bentuk dari fase penguatnya, komposit dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: PRC (Particle Reinforced Composite) Merupakan komposit yang penguatnya berupa fase partikel, contohnya: beton, yang merupakan bahan bangunan yang matriksnya adalah semen sedangkan penguatnya adalah kerikil dan pasir. FRC (Fiber Reinforced Composite) Merupakan komposit yang fase penguatnya berupa serat, contohnya: serat gelas dalam matriks polimer (GFRP) dan serat alam dalam matriks polimer. LRC (Laminar Reinforced Composite) Merupakan komposit yang penguatnya berupa lapisan (laminate) contohnya adalah plywood. Hybrid Composite Merupakan suatu jenis komposit yang penguatnya terdiri atas lebih dari satu jenis penguat ke dalam satu matriks. Tingkat pencampuran dapat dalam skala kecil (serat) ataupun dalam skala besar (layer). Tujuan dari hibridisasi adalah untuk menyusun suatu material baru yang mengandung keunggulan dari penyusunnya

Hybrid Composite

a.Sandwichb.Interplyc.Intraplyd.Intimately Mixed

Presenter

Presentation Notes

Ada beberapa macam tipe komposit hibrida, yang digolongkan berdasar bagaimana material penyusunnya diatur. Gambar 2.3 menunjukkan berbagai tipe dari konstruksi komposit hibrida. Hal ini termasuk konstruksi sandwich (gambar 2.3a), dimana satu material diapit material lainnya. Kemudian ada interply atau laminated (gambar 2.3b), dimana lapisan penyusun yang berbeda disusun berselang-seling. Pada jenis intraply (gambar 2.3b), gabungan dari dua atau lebih tipe serat digabungkan dalam satu lamina dan dalam intimately mixed (gambar 2.3d), penyusun dari masing-masing serat penguat dicampurkan sedemikian rupa sehingga tidak ada konsentrasi dari masing-masing yang tampak pada material komposit. Contoh dari hybrid composite adalah: GLARE (Glass Reinforced Fiber Metal Laminate)

Glass Reinforced Fiber Metal Laminate (GLARE)

GLARE

Polimer

SeratKaca

Stainless Steel

Presenter

Presentation Notes

GLARE adalah merupakan jenis komposit hibrida dimana terdiri atas matriks polimer dengan penguat serat kaca dan logam. Umumnya GLARE menggunakan logam yang berbentuk pelat sebagai salah satu material penyusunnya. Namun saat ini banyak dilakukan studi mengenai penggunaan logam yang berbentuk mesh sebagai penyusun menggantikan logam yang berbentuk pelat. Unsaturated Polyester merupakan jenis thermoset. Kebanyakan orang menyebutnya dengan polyester saja. Resin ini mempunyai viskositas yang relatif rendah, dan mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis Dalam teknologi komposit, serat dapat didefinisikan sebagai suatu material yang memiliki perbandingan panjang lebih dari 100 kali dari diameternya, dengan panjang minimum 5 mm dan diameter 2-13 x 10-6 m. Serat dapat berupa serat panjang (filament) atau serabut pendek (staple). Serat dapat juga berupa serat organic yang berasal dari alam dan serat sintetik yang sengaja dibuat dari berbagai senyawa kimia. Serat kaca yang digunakan merupakan serat sintetik yang dibuat dari bahan dasar silikon oksida (Si02). Berdasarkan karakteristik dan fungsinya, serat kaca dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: Jenis stainless steel yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis AISI 304 yaitu jenis austenistic stainless steel. Karena merupakan jenis austenistic stainless steel, maka AISI 304 bersifat non-magnetik. AISI 304 mengandung Cr sebanyak 18-20%, Ni sebanyak 8-10,5%, sedangkan kandungan karbonnya kurang dari 0,08%. AISI 304 yang digunakan adalah yang berbentuk woven mesh, dengan ukuran mesh 30. Penggunaan material yang berbentuk woven mesh mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan yang berbentuk lembaran. Pada woven mesh mempunyai fleksibilitas yang lebih baik dibanding dengan lembaran, sehingga struktur yang lebih kompleks dapat diproduksi, selain itu pada pengujian impact, penggunaan woven mesh sebagai material hibridisasi menunjukkan kemampuan menyerap energi yang lebih baik dibandingkan dengan material hibridisasi yang berbentuk lembaran[8].

Perhitungan Komposit

Perhitungan umum Fraksi volume total : Vf + Vm = 1 Fraksi volume matriks : Vm = vm / vc

Fraksi volume serat: Vf = vf / vc

Fraksi berat total : Wf + Wm = 1 Fraksi berat matriks : Wm = wm / wc

Fraksi berat serat : Wf = wf / wc

Vc = Vm + Vf wc = wm + wf

ρc = Vf ρf + Vm ρm

E1 =EmVm +E fVf

Pengujian Mekanik

Pengujian Mekanik

PengujianTarik

PengujianBending

Mode Kegagalan Tarik

Pengujian Bending

Presenter

Presentation Notes

Pada pengujian bending dengan metode three point bending digunakan persamaan yang sesuai standar ASTM D790M, yaitu: dimana: S= Tegangan bending (MPa) P= Beban (N) L= Panjang Span (mm) b= Lebar (mm) d= Tebal (mm) sedangkan untuk mencari modulus elastisitas bending, menggunakan rumus sebagai berikut:

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


Pengujian Tarik

ASTM D-3039

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)123456789

101112131415161718

Pengujian Bending

Pencatatan Hasil Uji Bending


No Spesimen d (mm) b (mm) L span (mm)

Defleksi (mm) P (N) Gradien

(N/mm) S (Mpa) E (Mpa)

123456789

101112131415161718192021222324

Pengamatan Makroskopis


Presenter

Presentation Notes

Zeiss STEVI DV4 max 32x

Pengamatan SEM


Presenter

Presentation Notes

SEM ZEISS EVO MA10

LOGO

DATA HASIL PENELITIAN &

DiSKUSI

Hasil Pengujian Tarik Stainless Steel Mesh dan Serat Kaca WR 600

No Sifat Mekanis

SS Mesh #30 WR 600

Hasil Penelitian Rata-Rata

Hasil Penelitian

Rata-Rata

1 σu (MPa)

747,7398972

730,0050407

688675,611

7735,2775656 657,6470588

706,9976592 681,1881188

2 ε (%)

31,63618389

29,84762843

3,460207612

3,424328,7804878 3,414634146

29,12621359 3,398058252

Hasil Pengujian Tarik KompositHibrida


Hasil Pengujian Tarik KompositHibrida

No Spesimenε (%) σ (MPa) E (GPa) Mode

KegagalanHasil Rerata Hasil Rerata Hasil Rerata1 0 1,95122

1,920363239,3939

237,575812,26894

12,37409DGM

2 0 1,923077 233,3333 12,13333 SGM3 0 1,886792 240 12,72 SGM4 1T 2,427184

2,396399243,0108

242,711110,01204

10,12949LGM

5 1T 2,392344 244,2623 10,04548 LAT6 1T 2,369668 240,8602 10,33093 LAT7 1S 2,380952

2,366013241,3978

241,45079,733333

9,885376LAT

8 1S 2,347418 243,1694 9,94 LAT9 1S 2,369668 239,7849 9,982796 LAT

10 2TT 2,8708132,875502

251,462251,9392

8,7592598,694748

LGM11 2TT 2,857143 251,7241 8,609195 LAT12 2TT 2,898551 252,6316 8,715789 LAB13 2TS 2,830189

2,848201250,8772

250,97478,761014

8,847238LGM

14 2TS 2,843602 250 8,916667 LAB15 2TS 2,870813 252,0468 8,864035 LAB16 2SS 2,843602

2,839215247,9532

249,70098,474074

8,524404DGM

17 2SS 2,816901 250 8,670977 LAT18 2SS 2,857143 251,1494 8,428161 LAT

Perbandingan Tegangan

230

235

240

245

250

255

Tanpa Stainless Steel Mesh 1 Lapisan Stainless Steel Mesh 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

σ (MPa)

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 dan Sisi

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Kedua Sisi

Perbandingan Regangan

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5


ε (%)

Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel MeshKomposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di TengahKomposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di SisiKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di TengahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah dan SisiKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Kedua Sisi

Perbandingan Tegangan Pada Komposit Hibrida dengan1 Lapisan Stainless Steel Mesh

240,8

241

241,2

241,4

241,6

241,8

242

242,2

242,4

242,6

242,8

243

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi

σ (MPa)

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 dengan1 Lapisan Stainless Steel Mesh

2,35

2,355

2,36

2,365

2,37

2,375

2,38

2,385

2,39

2,395

2,4

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi

ε (%)

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 dengan2 Lapisan Stainless Steel Mesh

248,5

249

249,5

250

250,5

251

251,5

252

252,5

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Keduanya

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah dan di Sisi

Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Keduanya

σ (MPa)




Perbandingan Regangan Pada Komposit Hibrida dengan1 Lapisan Stainless Steel Mesh

2,81

2,82

2,83

2,84

2,85

2,86

2,87

2,88

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah Keduanya

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah dan di Sisi

Posisi Stainless Steel Mesh di Sisi Keduanya

ε (%)




Foto Makro Patahan

Hasil Uji SEM

Perbandingan Tegangan Hasil Pengujiandengan Tegangan Teoritis

256,9957523257,9748319

258,8995183

237,57

242,71

251,93

225

230

235

240

245

250

255

260

265

Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel Mesh

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

σ (MPa)

Tegangan Teoritis Tegangan Pengujian

Hasil Pengujian BendingNo Spesimen

S (Mpa) E (Mpa)

Hasil Rerata Hasil Rerata1 0 25,903

27,72071224,21

1310,122 0 29,9929 1417,513 0 27,2663 1288,654 1A 32,9657

34,46411361,16

1352,325 1A 35,9625 1272,786 1A 34,4641 1423,037 1T 28,4703

27,47141175,55

1134,38 1T 26,9719 1113,689 1T 26,9719 1113,68

10 1B 23,97523,4755

848,517877,97911 1B 22,4766 795,485

12 1B 23,975 989,93713 2AT 39,0028

40,77561313,78

1441,7414 2AT 40,7756 1373,4915 2AT 42,5485 1637,9616 2TT 40,7756

40,18471569,71

1546,9617 2TT 40,7756 1569,7118 2TT 39,0028 1501,4619 2BT 37,2299

37,82091433,21

1393,420 2BT 37,2299 1433,2121 2BT 39,0028 1313,7822 2AB 37,2299

39,00281254,06

1313,7823 2AB 40,7756 1373,4924 2AB 39,0028 1313,78

Perbandingan Tegangan Bending

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


S (MPa)

Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel MeshKomposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di AtasKomposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah2Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di BawahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan TengahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di TengahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah dan TengahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah

Perbandingan Modulus Bending

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800


E (MPa)

Komposit Serat Kaca Tanpa Stainless Steel MeshKomposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di AtasKomposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Tengah2Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di BawahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan TengahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di TengahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah dan TengahKomposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah

Perbandingan Tegangan Bending Pada KompositHibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas

Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah

S (MPa)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas


Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah

Perbandingan Modulus Bending Pada Komposit Hibridadengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas Posisi Stainless Steel Mesh di Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah

E (MPa)

Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas


Komposit Hibrida dengan 1 Lapisan Stainless Steel Mesh di Bawah

Perbandingan Tegangan Bending Pada KompositHibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Tengah


Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah dan Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah

S (MPa)

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan 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 Hibridadengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan

Tengah


Posisi Stainless Steel Mesh di Bawah dan

Tengah

Posisi Stainless Steel Mesh di Atas dan Bawah

E (MPa)

Komposit Hibrida dengan 2 Lapisan Stainless Steel Mesh di Atas dan 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 tugasakhir yang dapat dijabarkan sebagai berikut :1. Penambahan stainless steel mesh pada komposit serat

kaca hingga menjadi komposit hibrida dapat meningkatkankekuatan tarik serta regangan dalam volume fraksi yang sama.

2. Posisi peletakan lapisan stainless steel mesh tidakberpengaruh signifikan terhadap kekuatan tarik danregangan komposit hibrida.

3. Mekanisme kegagalan yang umum terjadi pada saatpengujian tarik komposit hibrida adalah matrix cracking, debonding, delaminasi, dan fiber fracture.

4. Pada pengujian bending didapatkan bahwa denganpenambahan dua lapisan stainless steel mesh denganposisi di atas dan tengah maka akan didapatkan kekuatanbending yang terbesar.

Saran

Adapun saran dari penelitian ini untuk penelitian selanjutnyaadalah:

1. Perlunya peningkatan ikatan adhesi antara matriks denganstainless steel mesh agar dapat diperoleh sifat mekanikyang lebih baik.

2. Penggunaan stainless steel mesh dengan ukuran yang berbeda agar dapat diketahui efeknya terhadap komposithibrida.

3. Penggantian matriks dengan tipe yang lebih ulet agar dapat diketahui pengaruhnya terhadap komposit hibrida.


studi eksperimental pengaruh jumlah lapisan … antara penguat dengan matrik di setiap lapisan...

Documents