thesis.umy.ac.idthesis.umy.ac.id/datapublik/t33974.docx · Web viewnatural lebih ramah lingkungan...
-
Upload
duongkhuong -
Category
Documents
-
view
214 -
download
0
Transcript of thesis.umy.ac.idthesis.umy.ac.id/datapublik/t33974.docx · Web viewnatural lebih ramah lingkungan...
SEMINAR TUGAS AKHIR
DISUSUN OLEH :
CHOLID FADILAH 20100130008
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
2014
DAFTAR ISI
Daftar isi ...........................................................................................................1
Intisari ...........................................................................................................1
Pendahuluan ......................................................................................................1
Metode Penelitian..............................................................................................4
Hasil dan Pembahasan ......................................................................................5
Pengaruh waktu perendaman.............................................................................6
Kesimpulan ....................................................................................................... 7
Daftar pustaka.................................................................................................... 7
1
PENGARUH WAKTU PERENDAMAN DAN DIAMETER SERAT TERHADAP KUAT GESER REKATAN PADA ANTAR MUKA SERAT
IJUK AREN / EPOKSI.
Cholid FadilahFakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Jl. Lingkar Selatan Taman Tirto, Bantul, Yogyakarta 55183
E-mail: [email protected]
INTISARI
Penelitian ini dilatarbelakangi oleh perkembangan industri yang semakin pesat yang menuntut untuk menemukan material alternatif ramah lingkungan dan ekonomis. Salah satu diantaranya adalah dengan mengoptimalkan potensi serat ijuk aren sebagai salah satu penguat material komposit. waktu perendaman (NaOH) 5% dan diameter serat terhadap kuat geser rekatan pada antar muka serat ijuk aren. serta mengetahui karekteristik kegagalan serat serabut ijuk aren/epoksi. Bahan yang digunakan adalah ijuk aren, Epoksi dan Hardener, dan larutan alkali 5 %. Persiapan komposit yang dibuat dengan metode tuang cetakan.
Serat ijuk aren dibagi menjadi kecil (D̅ = 0,18mm), sedang (D̅ = 0,26 mm) dan besar (D̅ = 0,36 mm). Masing-masing ijuk direndam dalam alkali (NaOH) dengan konsentrasi 5% selama 0; 2; 4; 6; dan 8 jam. Serat dibilas dan dikeringkan kemudian dibenamkan dalam epoksi dengan dimensi 100 mm, 20 mm dan 9 mm. Komposit diuji tarik.
Hasil pengujian tarik menunjukkan kuat geser rekatan antar muka meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi alkali (NaOH) hingga 10%. Kuat geser rekatan antar muka menurun seiring bertambah besarnya diameter serat. Kuat geser tertinggi rekatan antar muka diperoleh pada waktu perendaman 4 jam untuk serat kecil yaitu sebesar 3,16 MPa dan terendah pada waktu perendaman 2 jam untuk serat kecil yaitu sebesar 1,1 MPa. Sebagian besar serat mengalami fiber pull out. Kata Kunci: Serat Ijuk Aren, Waktu Perendaman, Kuat Geser Interface, Sifat
Fisik & Mekanik
1. Pendahuluan
Perkembangan komposit tidak hanya
komposit sintetis saja tetapi juga
mengarah ke komposit natural
dikarenakan keistimewaan sifatnya
yang dapat didaur ulang (renewable)
atau terbarukan, sehingga
mengurangi konsumsi petrokimia
maupun gangguan lingkungan hidup.
Komposit dengan serat alam
memiliki keunggulan lain bila
dibandingkan dengan komposit
2
sintetis. Komposit natural lebih
ramah lingkungan karena mampu
terdegradasi secara alami dan harga
serat alam pun lebih murah
dibandingkan serat sintetis. Selain itu
serat sintetis juga menghasilkan gas
CO dan debu yang berbahaya bagi
kesehatan jika didaur ulang, sehingga
perlu adanya bahan alternatif
pengganti serat sintetis tersebut.
(Darmawi, 2013).
Keuntungan penggunaan komposit
semakin dirasakan oleh industri dan
masyarakat, karena sifatnya yang
ringan, tahan korosi, tahan air, unjuk
kerjanya baik dan tanpa proses
pemesinan. Karena sifat komposit
yang ringan, maka beban akibat
kontruksi tersebut juga menjadi
ringan. Rangka penguat dalam
struktur diharapkan sudah tidak
diperlukan lagi. Harga produk
komponen yang dibuat dari komposit
dapat turun hingga 60%
dibandingkan dengan produk bahan
logam (Nuri dkk, 2006). Penggunaan
komposit ini mereduksi penggunaan
bahan logam impor, yang lebih
mahal dan mudah terkorosi.
Komposit adalah suatu material yang
berbentuk dari kombinasi dua atau
lebih material pembentuknya melalui
campuran yang tidak homogen,
dimana sifat mekanik dari masing-
masing material pembentuknya
berbeda. Kelebihan material
komposit jika dibandingkan dengan
logam adalah memiliki sifat mekanik
yang baik, tidak mudah korosi, bahan
baku yang mudah diperoleh dengan
harga yang lebih murah, dan
memiliki massa jenis yang lebih
rendah dibanding dengan serat
mineral. (Purwanto, 2006).
Pertimbangan pemilihan serat untuk
komposit sangat dipengaruhi oleh
beberapa parameter, diantaranya
adalah nilai kekuatan dan kekakuan
komposit yang diinginkan,
perpanjangan ketika patah, stabilitas
termal, ikatan antara serat dan
matrik, prilaku dinamik, perilaku
jangka panjang, massa jenis, harga,
biaya proses, ketersediaan, dan
kemudahan daur ulang (Riedel,
1999).
Janan (2013) melakukan penelitian
tentang pengaruh konsentrasi alkali
dan diameter serat terhadap kuat
geser rekatan pada antar muka serat
sabut kelapa/epoksi. Hasilnya adalah
semakin besar diameter serat maka
3
kuat geser rekatan pada interface
semakin rendah, hal ini karena
semakin besar diameter serat maka
lapisan lignin pada serat lebih tebal
sehingga konsentrasi alkali yang
diberikan belum cukup untuk
membersihkan. Semakin luas
penampang serat dan permukaan
kotak antara serat dengan matrik,
maka nilai kuat geser rekatan
interface komposit serat sabut
kelapa/ epoksi akan semakin kecil.
2. Metode Penelitian
Alat dan Bahan Penelitian
Adapun alat dan bahan yang
digunakan dalam penelitian ini
adalah Serat Ijuk, NaOH 5%,
cetakan, Karton dan Lem Perekat,
alat bor, Mikroskop, Uji tarik Statis,
dan Scanning Electrone Microscope
(SEM) dll.
Pembebanan Tarik
Pada pengujian tarik sifat-sifatnya
sangat dipengaruhi oleh laju tarikan.
Sifat-sifatnya juga berubah karena
temperatur, oleh karena itu dalam
hal ini perlu perhatian yang cukup
sebelum penggunaan bahan epoksi.
Uji tarik bertujuan mengetahui
kekuatan bahan terhadap gaya tarik.
Dengan pengujian tarik dapat
diketahui bagaimana bahan tersebut
bereaksi terhadap tarikan dan
mengetahui sejauh mana material
bertambah panjang. Tegangan tarik
dan geser dapat ditentukan melalui
persamaan berikut:
1. Tegangan Tarik
4
Besarnya tegangan tarik dari
material komposit dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan :
σ = PA
(2.1)
Keterangan : σ = tegangan tarik (MPa)
P = beban tarik maksimum
(N)
A = luas penampang (mm2)
2. Tegangan Geser
Besarnya teganggan geser dari
material komposit dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan :
τ = PA (2.2)
Keterangan :
τ= tegangan geser (MPa)
P = beban tarik maksimum
(N)
A= luas bidang geser (mm2)
3. Panjang Kritis Dari Ijuk
Maka Panjang Kritis dari Ijuk
adalah :
(2.3)
Keterangan : lc = panjang kritis
(mm)
d = diameter (mm)
σ = tegangan tarik
(MPa)
3. Hasil dan Pembahasan
a. Morphologi ijuk aren dari foto
SEM
Analisa Komposisi Kimia adalah
hasil dari proses Scannning
Electrone Microscope (SEM)
untuk melihat morphologi
permukaan serat yaitu setelah
dilakukan uji tarik dengan
mengambil salah satu sampel
secara acak.
(a) Foto SEM perbesaran 50x
(b)Foto SEM perbesaran 200x
A. Foto mikro moda gagal
5
lc ¿d σ ₐ4 τ ₐ
Foto makro dilakukan untuk mengetahui moda gagal yang terjadi pada material komposit setelah dilakukan pengujian tarik pada spesimen uji.a. 4 Jam Besar
b. 4 Jam Sedang
c. 4 Jam kecil
Gambar 4.9 Foto mikro geseran serat diameter besar, sedang, dan kecil dengan waktu perendaman 4 Jam.
B. Pengaruh Waktu perendaman dan Diameter Serat
Dari hasil pengujian dan perhitungan komposit serat tunggal ijuk aren diperoleh nilai kekuatan geser interface masing-masing diameter yang ditunjukan pada Tabel 4.1. Kemudian kekuatan geser
interface serat ijuk aren/epoksi dengan variasi waktu perendaman digambarkan pada sebuah grafik, Gambar 4.13.
Tabel 4.1 Kekuatan geser masing-masing diameter
Dari tabel perhitungan rata-rata
kuat geser rekatan interface diatas
maka didapatkan grafik hubungan
antara waktu perendaman alkali dan
6
Waktu perendaman
(Jam)
Kuat Geser,τ (MPa)
Kecil Sedang Besar
0 1,83 2,77 2,352 1,84 3,12 2,404 2,26 3,61 2,66 1,81 2,46 1,878 0,62 1,41 1,45
diameter serat ijuk aren terhadap kuat
geser rekatan interface masing-
masing diameter yang ditunjukan
pada Tabel 4.1. Kemudian kekuatan
geser interface serat ijuk aren/epoksi
dengan variasi perlakuan alkali
digambarkan pada sebuah grafik,
Gambar 4.11.
Gambar 4.13 Grafik hubungan antarawaktu perendaman dan kuat geser terhadap kekuatan geser interface ijuk aren/epoksi
Gambar 4.11 hasil pengujian
menunjukkan peningkatan kuat geser
pada waktu perendaman 2 jam sampai
4 jam, lebih dari 4 jam kekuatan geser
tersebut menurun. Penurunan
kekuatan geser disebabkan oleh
waktu perendaman alkali yang terlalu
lama. Hal ini dapat merusak serat
sehingga kekuatannya akan
berkurang. Perlakuan alkali bertujuan
untuk membersihkan serat dari
lapisan lignin yang membungkus
serat atau kotoran menempel pada
serat sehingga ikatan antara matrik
dan serat lebih kuat. Jika terlalu lama
waktu perendaman maka akan
merusak sel-sel serat utamanya
sehingga serat menjadi rapuh,
keropos dan kekuatannya akan
berkurang.
Pengaruh diameter serat besar (D̅ = 0,36
mm), sedang (D̅ = 0,26 mm), dan kecil
(D̅ = 0,18mm) mengalami peningkatan
seiring bertambahnya ukuran diameter
serat. Namun pada grafik 4.11 serat
sedang menunjukan peningkatan kuat
geser dibandingkan serat besar. Keadaan
tersebut terjadi karena lepasnya ikatan
kotoran atau (lignin) pada serat akan
mengakibatkan gesekan antar muka
(interface) serat ijuk langsung
berinteraksi dengan matriknya sehingga
kuat geser rekatan interface menjadi
maksimal.
Kesimpulan
Perbedaan pada diameter serat
besar pada waktu perendaman 2 jam
dan serat sedang pada waktu
perendaman 4 jam menyebabkan
naiknya kuat geser pada interface.
Hal ini disebabkan karena perbedaan
diameter serat dibagian serat tertanam
ijuk dimana serat tertanam pada ijuk
mengalami pembesaran diameter
sehingga serat tersebut terjepit oleh
matrik menyebabkan nilai kuat geser
pada interface yang terbaca di mesin
uji tarik menjadi besar.
Kuat geser tertinggi rekatan
pada interface diperoleh pada waktu
perendaman 4 jam untuk serat Sedang
yaitu sebesar 3,61 MPa dan terendah
7
pada waktu perendaman 8 jam untuk
serat kecil yaitu sebesar 0,62 MPa.
Sedangkan penambahan waktu
perendaman pada serat dengan
diameter kecil terjadi penaikan
tegangan interface pada penelitian ini,
dikarenakan adanya pembesaran
diameter pada ujung serat waktu
perendaman 2 Jam.
DAFTAR PUSTAKA
1. Janan. 2013. “Pengaruh Konsentrasi Alkali dan Diameter Serat terhadap Kuat Geser Rekatan pada Antar Muka Komposit Serat Sabut Kelapa-epoxy”. Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
2. Imam. 2013. “Kekuatan tarik serat ijuk (Arenga Pinnata Merr)”. Jurnal FEMA, Volume 1, Nomor 3, Juli 2013.
3. Khoiruddin. 2013. “Studi Perbandingan Panjang Kritis Pada beberapa Macam Serat Alam Dengan metode Pull Out Fiber Test”. Program Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8