i

TUGAS AKHIR

ANALISIS PENGARUH SAMBUNGAN MEKANIK TIPE SINGLE

LAP TERHADAP KEKUATAN TARIK PADA KOMPOSIT

POLYESTER SERAT BATANG PISANG

Disusun Sebagai Syarat-Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

NUR BURHAN

D 200 090 064

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2015

ii

iii

iv

v

ANALISIS PENGARUH SAMBUNGAN MEKANIK TIPE SINGLE

LAP TERHADAP KEKUATAN TARIK PADA KOMPOSIT

POLYESTER SERAT BATANG PISANG

Nur Burhan, Ngafwan, Wijianto

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

E-mail: nurburhan9@gmail.com

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat mekanik pada sambungan komposit polyester serat batang pisang tipe single lap terhadap kekuatan tarik yang dialkukan pelubangan dengan cara dicetak dan dibor dan besarnya pengaruh akibat perubahan vraksi volume serat pada daerah sambungan tipe single lap.

Pembuatan komposit diawali dengan persiapan bahan yaitu resin polyester, hardener, serat pohon batang pisang. Setelah itu proses yang pertama pemotongan dan penglupasan kulit pohon batang pisang pada lapis ke tiga dari luar kemudian dilanjutkan proses pengepresan agar bagian dalam kulit batang pisang mudah dihilangkan sampai tersisa serat bagian luar, setelah itu dipotong dengan ukuran 1 meter dan di masukan kedalam paralon yang sudah di isi dengan air lalu di lanjutkan proses perendaman selama 1 bulan agar mudah saat pengambilan serat. Penjemuran awal dilakukan pada ruang tanpa sinar matahari selama 1 hari dengan panjang 100 cm. Selanjutnya perlakuan alkali KMnO4 2% selama 2 jam dilanjutkan pengeringan pada ruang tanpa sinar matahari. Pembuatan komposit dengan metode hand lay up perbandingan serat ±30% dengan mempersiapkan serat dimasukan dalam oven pada temperatur 310C kemudian serat diambil dan disusun sejajar. Pengujian tarik untuk mengetahui kekuatan tarik pada teknik pembuatan lubang dengan cara dicetak dan dibor dan mengetahui kekuatan tarik setelah serat diperbesar 5% pada daerah lubang dan foto makro sambungan komposit polyester serat batang pisang.

Dari hasil pengujian menunjukan bahwa kekuatan tarik pada specimen sambungan komposit yang lubangnya dibor dan bor diperbesar vf 5% mengalami peningkatan dari 4,911 menjadi 4,990 N/mm², sedangkan untuk specimen dicetak dan cetak diperbesar vf 5% mengalami kenaikan dari 4,174 menjadi 4,602 N/mm². Pada foto makro terjadi pull-out fiber pada specimen komposit lubang dibor dan dicetak.

Kata kunci : Serat Batang Pisang, Matrik Polyester, Sambungan Komposit

mailto:nurburhan9@gmail.com

vi

MOTTO

Pahlawan bukanlah orang yang berani meletakkan

pedangnya ke pundak lawan, tetapi pahlawan sebenarnya

ialah orang yang sanggup menguasai dirinya ketika ia

marah.

(Nabi Muhammad SAW)

Barang siapa yang mengajak orang lain untuk mengikuti

petunjuk, niscaya akan mendapatkan pahala yang

samadengan orang yang mengikutinya tanpa mengurangi

pahalan mereka sedikit pun.

(HR.Bukhari)

Apabila di dalam diri seseorang masih ada rasa malu dan

takut untuk berbuat suatu kebaikan, maka jaminan bagi

orang-orang tersebut adalah tidak akan bertemunya ia

dengan kemajuan selangkah pun.

(Bung Karno)

Waktu adalah barang paling berharga untuk kau jaga,

menurutku ia adalah barang yang mudah hilang darimu.

(Yahya bin Hubairah)

vii

viii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.

Syukur Alhamdulilah Penulis panjatkan Kepada Allah SWT atas

nikmat sehingga penyusunan laporan penelitian ini terselesaikan.Tugas

Akhir berjudul “ANALISIS PENGARUH SAMBUNGAN MEKANIK TIPE

SINGLE LAP TERHADAP KEKUATAN TARIK PADA KOMPOSIT

POLYESTER SERAT BATANG PISANG”, dapat terselesaikan atas

berbagai pihak.Untuk itu dalam kesempatan ini Penulis dengan rasa

hormat dan ketulsan hati ingin menyampaikan ucapan terima kasih

kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D Selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar riyadi,S.T, M.Sc,Ph.D Selaku kaprodi

Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Ngafwan, MT Selaku Pembimbing Utama yang

bersedia meluangkan waktunya serta memberikan arahan dan

penjelasan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Wijianto, ST., M.Eng., Sc Selaku Pembimbing

Pendamping yang telah memberikan bimbingan dan arahan

dalam penulisan Tugas Akhir ini.

ix

5. Bapak Agus Yulianto, ST., MT Selaku Dosen Penguji Tugas

Akhir ini.

6. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada

penulis selama mengikuti kegiatan kuliah.

7. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu kelancaran

Tugas Akhir ini.

8. Bapak dan almarhum Ibu serta Abang saya yang selalu

memberikan doa dukungan perhatian dan kasih sayang yang

begitu indah dan luar biasa dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

9. Teman-teman angkatan 2009 yang telah memberikan motivasi

semangat untuk penulis.

Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna oleh karena itu

kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis

terima dengan senang hati dan Penulis banyak ucapkan terima kasih

.Semoga semua amal baik yang diberikan kepada Penulis akan

mendapat balasan yang baik dan sempurna dari Allah SWT.

Wassalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu.

Surakarta, ……… 2015

Nur Burhan

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................. i

PERNYATAAN TUGAS AKHIR ......................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................ iv

ABSTRAKSI ....................................................................................... v

HALAMAN MOTTO ............................................................................ vi

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ........................................................ vii

KATA PENGANTAR ........................................................................... viii

DAFTAR ISI ....................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................ xv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................. 1

1.1. Latar Belakang ......................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................... 4

1.3. Batasan Masalah ...................................................... 5

1.4. Tujuan Penelitian ...................................................... 5

1.5. Manfaat Penelitian .................................................... 6

1.6. Sistematika Penulisan .............................................. 6

xi

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................... 8

2.1. Tinjauan Pustaka ..................................................... 8

2.2. Landasan Teori ........................................................ 11

2.2.1. Komposit ............................................................... 11

2.2.2. Faktor-faktor yang menentukan sifat komposit .. 12

2.2.3. Klasifikasi komposit ............................................ 13

2.2.4. Serat .................................................................. 16

2.2.5. Matrik ................................................................. 18

2.2.6. Unsur pembentuk komposit serat alam .............. 20

2.2.7. Perlakuan alkali ................................................. 25

2.2.8. Pengujian kekuatan tarik .................................... 25

2.2.9. Fraksi berat ........................................................ 29

2.2.10. Fraksi volume .................................................. 29

2.2.11.Kurva tegangan-regangankomposit berpenguat serat

................................................................................ 30

2.2.12. Patahan ........................................................... 32

2.2.13. Proses pembuatan lubang ............................... 36

2.2.14. Sambungan komposit ...................................... 37

BAB III METODE PENELITIAN .................................................... 39

3.1. Diagram alir penelitian ............................................. 39

3.2. Prosedur penelitian .................................................. 40

xii

3.3. Bahan dan Alat ......................................................... 46

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAAN .................... 55

4.1. Pengujian specimen komposit ................................... 55

4.1.1. Pengujian tarik .................................................... 55

4.1.2. Pembahasan pengujian tarik .............................. 62

4.1.3. Foto makro specimen .......................................... 64

4.1.4. Pembahasan foto makro ..................................... 68

BAB V PENUTUP ........................................................................ 70

5.1. Kesimpulan ............................................................... 70

5.2. Saran ........................................................................ 71

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Fibrous composites ........................................................ 13

Gambar 2.2 Laminated composites ................................................... 15

Gambar 2.3 Particulate composites ................................................... 16

Gambar 2.4 Geometri specimen uji tarik ............................................ 26

Gambar 2.5 Kurva tegangan regangan .............................................. 26

Gambar 2.6 Sifat komposit pada pengujian tarik ............................... 29

Gambar 2.7 Kurva Tegangan Regangan Komposit Matrix Failure Mode

............................................................................................... 31

Gambar 2.8 Kurva Tegangan Regangan Komposit Fibre Failure Mode

............................................................................................... 32

Gambar 2.9 Skematik Patah Liat ....................................................... 34

Gambar 2.10 Skematik Patah Liat ..................................................... 35

Gambar 2.11 Skematik Patah Getas ................................................. 36

Gambar 2.12 Orientasi serat pada daerah lubang yang dibor dan dicetak

............................................................................................... 37

Gambar 2.13 Tipe-tipe dari (a) sambungan mekanik dan (b) sambungan

ikat (bonded joint) ...................................................... 37

Gambar 2.14 Beberapa jenis kerusakan yang mungkin terjadi pada

sambungan mekanik ................................................ 38

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................... 39

Gambar 3.2 Pengambilan serat batang pohon pisang ....................... 41

xiv

Gambar 3.3 Penjemuran serat batang pisang tahap pertama ............ 42

Gambar 3.4 Pencucian menggunakan larutan KMnO4 ....................... 42

Gambar 3.5 Penjemuran serat batang pisang tahap kedua ............... 43

Gambar 3.6 Pemotongan serat .......................................................... 43

Gambar 3.7 Proses oven serat .......................................................... 44

Gambar 3.8 Pembuatan cetakan ...................................................... 44

Gambar 3.9 Serat batang pisang ....................................................... 46

Gambar 3.10 Resin polyester dan katalis MEKPO ............................ 47

Gambar 3.11 Kalium Permanganate (KMnO4) ................................... 48

Gambar 3.12 Mini Digital Scale .......................................................... 49

Gambar 3.13 Alat suntik .................................................................... 49

Gambar 3.14 Sendok dan gelas ........................................................ 50

Gambar 3.15 Cetakan ........................................................................ 50

Gambar 3.16 Oven ............................................................................ 51

Gambar 3.17 Vernier Caliper ............................................................. 51

Gambar 3.18 Thermometer ................................................................ 52

Gambar 3.19 Sikat tembaga .............................................................. 52

Gambar 3.20 Alat pres ....................................................................... 52

Gambar 3.21 Skrap ............................................................................ 53

xv

Gambar 3.22 TDS meter .................................................................... 53

Gambar 3.33 Pencekam specimen .................................................... 54

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara tegangan rata-rata dengan regangan

pada lubang dibor ......................................................... 57

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara tegangan rata-rata dengan regangan

lubang dicetak ............................................................... 58

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara tegangan rata-rata dengan regangan

lubang bor diperbesar 5% ............................................. 59

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara tegangan rata-rata dengan regangan

pada lubang cetak diperbesar 5% ................................ 60

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara tegangan tarik rata-rata dengan

regangan .................................................................... 61

Gambar 4.6 Histogram hubungan modulus elastisitas dengan lubang

.............................................................................................. 62

Gambar 4.7 Foto Makro Patahan Perbesaran 50 kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Lubang Dibor .................................. 64

Gambar 4.8 Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Lubang Dicetak ............................... 65

Gambar 4.9 Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Bor Diperbesar 5% .......................... 66

Gambar 4.10 Foto Makro Patahan Perbesaran 50 Kali Pada Spesimen

Komposit Uji Tarik Cetak diperbesar 5% ..................... 67

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kimia Serat Alam ................................... 21

Tabel 2.2 Tensile Properties Of Various Natural Fiber ....................... 22

Tabel 2.3 Karakteristik Unsaturated Polyester Resin Yukalac 157® BQTN EX

.................................................................................................. 24

Tabel 4.1 Geometri pegujian tarik ASTM D 5961 ............................... 35

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Tarik ......................................................... 56

Tabel 4.3 Hasil Pengolah Data Pengujian Tarik lubang dibor ............ 57

Tabel 4.4 Hasil pengolahan Data Pengujian tarik pada lubang dicetak

................................................................................................. 58

Tabel 4.5 Hasil pengolahan Data Pengujian Tarik Pada lubang dibor

perbesar 5% .................................................................... 59

Tabel 4.6 Hasil pengolahan Data Pengujian Tarik Pada lubang dicetak

perbesar 5% .................................................................... 60

Tabel 4.7 Hasil data pengujian tarik jenis lubang dengan Metode offset 0,2 %

................................................................................................... 61