53788362 Kuliah 1 Material Komposite

7/18/2019 53788362 Kuliah 1 Material Komposite

http://slidepdf.com/reader/full/53788362-kuliah-1-material-komposite-56d4c73434745 1/31

MATERIAL KOMPOSITE

DR. SYIFAUL HUZNI, ST. MsC

DR. IR. SULAIMAN THALIB, MT

PROGRAM PASCA SARJANA

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SYIAH KUALA



Bahan Komposit

Ide baa! "#$%#s&'

Me()%a"a! Ide *a$a, da(& %##! "a+)

Ma'(&" - *&!&! /a$#(0)s1

Pe!)a' se(a' se*)*#sa /2a$%)(a! a$#(0)s da! "(&s'a*&!1

U!')" 2#!'# da)! "e*a%a da! "a+)

Ka+) K#$%#s&' se(a' /se(a' se*)*#sa 3 $a'(&"s *&!&!1

Se(a' se*)*#sa 4 "e")a'a! 'a(&" '&!& - sa!a' 0*e"s&be* /"e"a")a! (e!da1

D&sa')"a! #*e $a'(&" *&!&! se&!a $e!&!"a'"a! "e"a")a!

C#!'# *a&! ada*a ')*a! 'e(d&(& da(& se(a' 2#**ae! *)!a" da!%e!de" +a! 'e('a!a$ da*a$ $a'(&" $&!e(a* +a!d&seb)' a%a'&'e



Bahan komposit yang sudah digunakan untukwaktu lama adalah:

- Karbon black dalam rubber (karet) ban kendraan

- cement portland campur pasir Bahan bangunan

- Aspal campur pasir bahan untuk jalan

- Resin dengan serat gelas Tanki air tong sampah dll

!erkembangan bahan komposit karena adanyapermintaan bahan yang memiliki si"at

- #ebih kaku

- #ebih kuat

- #ebih ringan

untuk memenuhi permintaan ini dikembangkan bahan

komposit$



%i"at komposit di atas tanpa memperhatikan

harga dan hasil buangan bekas pakai yang

dapat mencemarkan lingkungan

- &alam perkembangan selanjutnya "aktor

lingkungan dan harga menjadi dasar

penggunaan bahan komposit$

- 'adi bahan komposit harus ramah lingkungan

baik dalam pembuatan pemakaian dan hasil

buangannya

- ntuk memenuhi ini dikembangkan komposit

termoplastik atau termoset yang diperkuat

dengan serat alam



%ejarah penggunaan bahan komposit

- !ada aman kuno: penggunaan tanah liat dicampur

dengan serat alam (jerami) untuk

bahan konstruksi

- !ada aman modern : bahan komposit mulai *+,

Ketikan perusahaan Owens

Corning Fiberglass mulai menjualserat gelas sebagai penguat

termoplastik ataupun termoset

(epo.y) ( strong /001)



Bahan komposit untuk bahan teknik mulai

berkembang dalam *+20 yang

memperkenalkan bahan komposit denganbahan dasar polimer

%ejak itu bahan komposit dirancang untukberbagai kegunaan termasuk penggunaan

untuk komponen automoti" alat olah raga

komponen aeroangkasa perkapalan danindustri petroleum$



Bahan komposit dapat dide"inisikan sebagai:

suatu bahan yang merupakan gabungan lebih

dari satu bahan dan masing-masing bahantersebut masih memiliki si"atnya sendiri

(3hawla *+1) atau

bahan komposit terdiri dari dua atau lebih

bahan yang dikombinasikan membentuk suatu

bahan kejuruteraan dan akan menghasilkan

si"at tertentu yang berbea dengan si"at bahan

asal dan bahan-bahan tersebut tidak saling

melarutkan (4inson /005)



KLASIFIKASI BAHAN KOMPOSIT

5 KOMPOSIT MATRIK POLIMER /PMC1

5 KOMPOSIT MATRIK LOGAM /MMC1

5 KOMPOSIT MATRIK KERAMIK /CMC1

5 KARBON-KARBON KOMPOSIT /CC COMPOSIT1

5 KOMPOSIT HIBRID /HC1

"#$b&!as& $a'(&"s a'a)%)! "#$b&!as& e!'&a!



!63

Bahan polimer merupakan senyawa organik paling banyak

berdasarkan karbon hidrogen dan unsur bukan logam lainnya$Bahan komposit matriks polimer merupakan bahan komposit

yang paling banyak dikembangkan dan paling banyak

ditemukan dalam penggunaan$

Komposit matriks polimer- dapat diproses dengan mudah dalam bentuk kompleks$

- 6atriks dapat dari polimer termoset ataupun polimer

termoplastik$

- memiliki per"orman tinggi kerana gabungan serat dan matriks$&alam bahan komposit serat memberikan kekuatan dan

modulus tinggi sedangkan matriks polimer mendistribusikan

beban dan menghalangi cuaca dan abrasi$



663

Komposit matriks logam ialah bahan komposit

yang dibuat dari dua jenis bahan atau lebih salahsatu bahan adalah logam yang ber"ungsi sebagai

matriks$ Bahan penguat dapat digunakan dari

bahan logam berbeda atau dari jenis bahanlainnya seperti seramik atau senyawa organik

3ontoh

Ma'(&"s A*)$&!&)$ de!a! %e!)a' da(& se(a' b#(#!, s&*&"#! "a(b&da,a*)$&!a da! (a0&'

Se(a' %e!de" a*)$&!a, a*)$&!a-s&*&"a, 6&s"e( /s&*&"#! "a(b&da1 da!%e!)a' %a('&"e* /s&*&"#! "a(b&da da! b#(#! "a(b&da1



363

Komposit matriks keramik adalah bahan komposit

yang terdiri dari dua jenis bahan atau lebih keramikber"ungsi sebagai matriks$ Bahan penguat dalambentuk terputus-putus seperti partikel whisker danserat pendek$ Bahan komposit matriks seramik yangterkenal adalah %i37%i,85 yang digunakan untukperkakas pemotongan$

3ontoh bahan keramik %i9/ Al/9, 3a9 6g9 %i3 %i,85 Ti3 r3 Ti8 danr8

5 a1 "e(a$&" "a2a /se%e('& *&'&)$ a*)$&!#s&*&"a'1,5 b1 #"s&da 7se%e('& a*)$&!a da! /A*8S&9O:;1<,

5 21 !&'(&da /se%e('& s&*&"#! !&'(&da, S&;N=1, da!

5 d1 "a(b&da /s&*&"#! "a(b&da, S&C1.



; Komposit Karbon-Karbon

Komposit Karbon-karbon (KK) adalah bahan komposit yang

terbuat dari bahan matriks karbon dalam bentuk gra"it

manakala bahan penguat yang digunakan adalah gentian

karbon$

-"e'aa!a! s)) '&!& $e*eb&& 99>> ?C

-Ke")a'a! %ada s)) '&!& ada*a '&!&-Ras&# "e")a'a! atas berat tinggi dan nilai kekakuan ke atas

berat tinggi

-$e$&*&"& "es'ab&*a! d&$e!s& '&!& da! (&!'a!a!

"e*es)a! '&!&.

C#!'# %e$a"a&a! %ada $)!2)! e!@&! (#"e'



PENGUAT; Banyak bahan penguat atau pengisi sudah digunakan

untuk pembuatan komposit$ !enguat dapat diklasi"ikasi

menurut bentuknya yaitu partikel serat dan lembaran$Kumpulan bahan penguat berdasarkan sumber bahandapat diklasi"ikasikan dalam dua kumpulan iaitu bahanpenguat buatan dan bahan penguat alam$ 3ontoh bahanpenguat buatan adalah serat gelas partikel gelas serat

karbon partikel karbon dan serat aramid$ %edangkanbahan penguat dari alami adalah partikel tanah liatpartikel silika serat dari hewan dan serat tunbuhan$Bahan penguat kon<ensional digunakan untuk pembuatankomposit adalah serat gelas serat karbon dan serataramid atau ke<lar$ !ada saat ini banyak jenis bahan

penguat atau bahan pengisi yang lain sudah digunakaniaitu penggunaan tanah liat partikel silika aerat alamseperti serat kayu jerami rami nenas bagas yangberasal dari tumbuh-tumbuhan dan gentian sutera yangberasal dari hewan$



Klasi"ikasi penguat menurut bentuk

5 Penguat partikel

!artikel bentuk bahan dalam bentuk unit padatan$

!artikel dapat terdiri dari satu jenis bahan atau jenis

bahan lebih satu "asa$ !artikel dapat terikat bersama-

sama membentuk gumpalan$ =umpalan ialahkumpulan partikel yang lebih besar atau pseudo-

partikel yang terikat secara lemah memiliki si"at

mudah pecah$ 'ika partikel terikat bersama dengan

sangat kuat dan membentuk partikel yang lebih besaryang tidak mudah terserak disebut dengan agregat

ataupun gumpalan keras (Reed *+1)$ kuran partikel

kebanyakan dalam reng >0 nm sampai *$0 cm$



Lembaran penguat lembaran untuk penguatan komposit

dapat digunakan dari tenunan serat ataupun

bahan lembaran seperti kayu lapis$ 3ontohpenggunaan bahan lembaran tenunan seratuntuk penguatan komposit adalah pembuatankontainer penutup bak sampah menara air danpenggunaan untuk kelautan$ ?abrik adalahbenang tenun sambungan benang ataukesatuan seperti tali (tow) dalam bentukanyaman lapisan tunggal$ Rajah /$>menunjukkan corak-corak tenunan gentian yang

digunakan pada proses pembuatan bahankomposit$ ntuk mengawal arah gentiandilakukan dengan menenun (6aumdar /00/)$



Serat %erat atau benang dalam proses pembuatan komposit

dapat disusun secara acak paralel susunan meleding(warp) atau arah benang pakan (weft ). Bentuk susunangulungan serat yang tak berarah digunakan dalamkomposit bila penggunaan gentian dalam satu arah sajapenggunaan gentian untuk memperbaiki ketahananterhadap lenturan sebagai contoh seperti penggunaan

pada ski air yang mana "abrik berada sepanjang daripanjang ski$ !ada "abrik dengan susunan benangmeleding (warp) penguatan berada pada 0o dalam arahmeleding atau peguat meleding satu seperti dalamRajah /$, manakala susunan "abrik arah benang pakan

(weft ) penguatan berada pada +0o dalam arah benangpakan atau penguat benang pakan satu arah sepertidalam =ambar /$5 (6aumdar /00/)



'enis %erat

5 Serat sintetik

- se(a' e*as - se(a' "a(b#!

- se(a' a(a$&d /"e*a(1

5 Serat alam - Serat tumbuh-tumbuhan, b&@& /"a%as, "a%#"1, da)! /s&sa*, !e!as1,

")*&' /@)'e, "e!a0,(a$&e, ba'a! %&sa!, (a$&, %&!)s1, b)a /se(ab)'b)a "e*a%a1 da! ba'a! /@e(a$& a!d)$, @e(a$& %ad&, ba(*&, ba$b),baas da! ()$%)'1

- Serat hewan Ra$b)' a&6a! /6##* a'a) b)*) b&(&-b&(&, (a$b)' "a$b&!/ Alpaka, Cashmere1 da! (a$b)' ")da1, Se(a' s)'e(a /a&( *&)( a'a) saliva "e(&!b&!a'a! "e2&* a'a) se(a!a se*a$a %e!+ed&aa! "#"#! /)*a' s)'e(a1 da! Se(a'b)*) b)()!



- Serat mineral, Asbest!s, /se(%e!'&! $e()%a"a!

*e$ba(a! s&*&"a', 2(+s#'&*e da! "e*#$%#" a$0&b#* 'e(d&(& da(&

*&$a @e!&s se(a' $&!e(a* +a&') a$#s&', "(#"&d#*&', '(e$#*&',

a"'&!#*&', da! a!'#0&*&' /M&dde!d#(0 e' a*. 9>>1, Seratkeramik, 'e($as)" se(a' #"s&da &a&') a*)$&!&)$ #"s&da a'a)

a*)$&!a /A*9O;1, s&*&"#! "a(b&da, se(a' &!& $a$%) 'aa! s))

'&!& /&*s#! Vesse( 9>>>1, se(a' e*as da! "6a(sa, da!

B#(#! "a(b&da., Serat l!gam se%e('& se(a' a*)$&!&)$,

"e*)*& da! e!'&a! 'e$baa

http://en.wikipedia.org/wiki/Asbestos

http://en.wikipedia.org/wiki/Serpentine

http://en.wikipedia.org/wiki/Chrysotile

http://en.wikipedia.org/wiki/Chrysotile

http://en.wikipedia.org/wiki/Serpentine

http://en.wikipedia.org/wiki/Asbestos



Keses)a&a! /C#$%a'&b&*'+1 a!'a(a $a'(&"sde!a! %e!)a'

U!')" $e!+es)a&"a! $a'(&"s de!a! %e!)a' d&*a")"a!

-Pe!a$baa! &!'e(0a2e

- $#d&0&"as& %ada %e!)a'

- "&$&a a'a)%)! 0&s&"

K)s)s )!')" se(a' a*a$

%erat alam secara umum ikatan dengan matriks tidak bagus hal ini

disebabkan kelembaban tinggi kondisi permukaan tidak sesuaidengan matriks kemampuan basahan tidak bagus untuk memperbaiki

keadaan ini dapat dilakukan modi"ikasi pada serat (modi"ikasi "isik dan

kimia)



S&0a' Baa! "#$%#s&', - %i"at termal (Tg Tm) T=A &%3

- %i"at kimia (struktur kimia) polimer dan keramik ?T@R@R spektroskopi

- %i"at kristalin R&

- %i"at reologi (aliran) Kapileri reometer

- 6or"ologi 6ikroskop (optik %6 T6dan con"ocal laser)

dan si"at Csi"at lainnya karakterisasi yang diperlukan sangat

tergantung pada jenis komposit (matriks dan penguat serat

partikel atau laminat)



PEMPROSESAN KOMPOSIT

!63

; !enguat serat panjang hand lay-up

?ilamen winding pultrusion prepreg; !enguat serat pendek

; !artikel pencampuran dalam

keadaan kering dan dalam keadaan cair menggunakan mi.er atau ekstrusi (skraw

tunggal atau skraw kembar)



663- Fab(&"as& da*a$ "eadaa! %ada'

- Fab(&"as& da*a$ "eadaa! 2a&(- Fab(&"as& &!s&')

363- Fab(&"as& de!a! s*)((+ &!0&*'(a'&#! %(#2ess, se(a' d&'a(&"

$e*e6a'& da*a$ 'a!"& s*)((+ +a! $e!a!d)! se(b)"$a'(&"s, 2a&(a! %e$ba6a da! %e!&"a' #(a!&" "e$)d&a!d&)*)! %ada d()$ da! d&"e(&!"a!

- H#' %(ess /'e"a! %a!as1



; =ambar proses hand lay-up



; !enggulungan "ilamen ("ilament winding)



; !ultrusion

: - C#!'&!)#)s (#** #0 (e&!0#(2ed 0&be(s6#e! 0&be( $a'

9 - Te!s&#! (#**e(; - Res&! ba'= - Res&! s#a"ed 0&be( - D&e a!d ea' s#)(2e8 - P)** $e2a!&s$ - F&!&sed a(de!ed 0&be( (e&!0#(2ed %#*+$e(



; !repregsPre-preg ada*a&s'&*a )!')" %(e-

&$%(e!a'ed se(a'"#$%#s&'. B&asa$e!a$b&* be!')"a!+a$a! a'a) )!&-d&(e2'&#!a*. "#$%#s&'&!& $e!a!d)!$a'(&" )!')"$e!&"a' se(a' se2a(abe(sa$a. Da! "e

"#$%#s&' *a&!!+ase*a$a%e$b)a'a!..P(e-%(e



; !encampuran partikel dengan mesin

pencampur (mi.er)



!encampuran dengan ekstrusi



6esin ekstrusi



; %kraw tunggal



; .truder scraw kembar

53788362 Kuliah 1 Material Komposite

Documents

Transcript of 53788362 Kuliah 1 Material Komposite