PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP … · Gambar 4.7 Foto Makro pada permukaan kerusakan...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP

MENGGUNAKAN ADHESIF EPOKSI/SERBUK-AL

DENGAN VARIASI START TIME TO PRESSURE DAN

PRESSURE LEVEL

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister

Program Studi Teknik Mesin

Oleh

Bi Asngali

S951008001

PROGRAM PASCA SARJANA

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015


commit to user

ii


commit to user

iii

PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP

MENGGUNAKAN ADHESIF EPOKSI/SERBUK-AL DENGAN

VARIASI START TIME TO PRESSURE DAN PRESSURE LEVEL

TESIS

Oleh

Bi Asngali

S951008001

Tim Penguji

Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal

Ketua Dr. Triyono, ST., MT

NIP 197406251999031002

--------------

--------------

Sekretaris Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT

NIP 197101031997021001 -------------- --------------

Anggota

Penguji

Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D.

NIP 194908161981032001 -------------- --------------

Dr. Nurul Muhayat, ST., MT

NIP 197003231998021001 -------------- --------------

Telah di pertahankan di depan penguji

Dinyatakan telah memenuhi syarat

Pada tanggal ............................

Program Pasca Sarjana UNS Ketua Program Studi Teknik Mesin

Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd Dr. Triyono, ST, MT

NIP 196007271987021001 NIP 197406251999031002


commit to user

iv

PERNYATAAN ORISIONALITAS DAN PUBLIKASI TESIS

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa:

1. Tesis yang berjudul: “Peningkatan kekuatan sambungan Al/CFRP menggunakan

adhesif epoksi/serbuk-Al dengan variasi start time to pressure dan pressure

level” ini adalah karya penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya ilmiah

yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta

tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh

orang lain, kecuali yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik

dalam naskah karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata dalam naskah tesis

ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima

sangsi, baik tesis beserta gelar magister saya dibatalkan serta diproses sesuai

dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku.

2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus

menyertakan tim promoter sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya.

Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya

bersedia mendapat sanksi akademik yang berlaku.

Surakarta, ... .......... 2015

Mahasiswa

Bi Asngali

S951008001


commit to user

v

Bi Asngali 2015 (S951008001). “Peningkatan Kekuatan Sambungan Al/CFRP

Menggunakan Adhesif Epoksi/Serbuk-Al Dengan Variasi Start Time To Pressure

dan Pressure Level” Tesis Pembimbing I Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT,

Pembimbing II Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. Program Magister Teknik

Mesin Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh start time to pressure dan

pressure level terhadap kekuatan geser sambungan single lap joint (SLJ) antara Al

2024 dan CFRP dengan adesif epoksi/serbuk Al. Variasi start time to pressure yang

digunakan adalah 0, 20, 40, 60 dan 80 menit dan variasi pressure level yang

digunakan adalah 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 dan 1 MPa. Pembuatan dan pengujian spesimen

uji geser mengacu pada ASTM D 1002. Hasil penelitian menunjukkan bahwa start

time to pressure dan pressure level dapat meningkatkan kekuatan geser sambungan.

Pada variabel start time to pressure 20 menit, sambungan memiliki kekuatan geser

tertinggi (8,51 MPa). Sementara itu sambungan dengan pressure level terbaiknya

yaitu 0,9 MPa menghasilkan kekuatan geser tertinggi (8,59 MPa). Pada kondisi

tersebut, penampang patahan menunjukkan jenis kegagalan kombinasi antara

kegagalan cohesive, light fiber tear dan fiber-tear.

Kata kunci : start time to pressure, pressure level, epoksi/serbuk-Al, kekuatan geser,

single lap joint.


commit to user

vi

Bi Asngali 2015(S951008001). “Improvement of the Shear Strength Al/CFRP using

Adhesive Epoxi/Al-Powder With Variation Start Time to Pressure end Pressure

Level” THESIS: Principal Advisor: Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT, Co-advisor:

Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. Thesis: The Graduate Program in

Mechanical Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta

ABSTRACT

The objective of this research is to investigate the effect of start time pressure and

pressure level to adhesive epoxy/ Al-powder to the shear strength tensile of single lap

joint between Al 2024 and CFRP. The variations of start time pressure used were 0,

20, 40, 60 and 80 minutes and the variation of pressure levels used were 0.6; 0.7;

0.8; 0.9 and 1 MPa. The specimens and theirs testing are based on the ASTM D 1002.

The results of this research shows that start time pressure and pressure levels can

increase shear strength of the joint. For start time to pressure 20 minutes, the joint

has the highest shear strength (8.51 MPa). While the joint with 0,9 MPa as best

pressure, has the highest shear strength (8,59 MPa). In this condition, fractions

surfaces show that the types of failure are categorical mix failure of cohesive, light

fiber tear and fiber tear failures.

Keywords: srart time to pressure, pressure level, epoxy / Al-powder, shear strength,

Single Lap Joint


commit to user

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-

Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul "Peningkatan

kekuatan sambungan Al/CFRP menggunakan adhesif epoksi/serbuk-Al dengan

variasi start time to pressure dan pressure level". Adapun tujuan penulisan Tesis ini

adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Magister Teknik

di Program Studi Magister Teknik Mesin Pasca Sarjana Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Penulis mengucapkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua

pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penulisan Tesis ini, khususnya

kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT atas bimbingan, arahan, dan waktu

kepada penulis untuk berdiskusi selama menjadi dosen pembimbing dan

perkuliahan.

2. Ibu Prof. Dra. Neng Sri Suharty, M.Sc., Ph.D. selaku pembimbing tesis, yang

telah memberikan bimbingan, masukan, dan saran selama pengerjaan riset sampai

dengan penulisan laporan tesis.

3. Bapak Dr. Triyono, S.T., M.T. selaku Ketua Prodi Magister Teknik Mesin UNS

Ketua Laboratorium Teknik Material dan selaku penguji dan pemberi arahan atas

pelaksanaan tesis ini.

4. Bapak Dr. Nurul Muhayat, ST., MT selaku penguji dan pemberi arahan atas

pelaksanaan tesis ini.

5. Seluruh Dosen Program Pascasarjana Teknik Mesin khususnya Dosen Teknik

Material yang telah memberikan arahan dan bimbingan untuk mendalami ilmu

material.

6. Maruto Adi Prabowo, S.T. sebagai Laboran Material Teknik atas semua bantuan

selama proses riset.

7. Istri dan kedua anak saya yang setia menemaniku dan memberiku semangat.

8. Kepada semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat penulis sebutkan satu

persatu


commit to user

viii

Penulis berharap tesis ini memberikan manfaat bagi semua, terutama

pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang lebih menghemat bagan bakar.

Surakarta, .... ......... 2015

Penulis


commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

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

PENGESAHAN PEMBIMBING .................................................................. ii

PENGESAHAN PENGUJI ............................................................................ iii

PENGESAHAN ORISIONALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS........... iv

ABSTRAK........................................................................................................ v

ABSTRACT....................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR..................................................................................... vii

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

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi

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

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiv

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

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

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA..................................................................... 4

2.1 Kajian Penelitian Sebelumnya ................................................................ 4

2.2 Kajian Teori ............................................................................................. 6

2.3 Kerangka pikir ......................................................................................... 17

2.4 Hipotesis .................................................................................................. 18

BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 19

3.1 Tempat Penelitian .................................................................................... 19

3.2 Bahan dan Alat Penelitian ....................................................................... 19

3.3 Prosedur Pelaksanaan............................................................................... 21

3.4 Metode Uji Geser, Foto Makro dan SEM ............................................... 25


commit to user

x

3.5 Diagram Alir Penelitian............................................................................ 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ‘....................................................... 27

4.1 Variasi Start Time to Pressure ................................................................ 27

4.2 Variasi Pressure Level ............................................................................ 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 41

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 41

5.2 Saran ........................................................................................................ 41

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 42

LAMPIRAN .................................................................................................... 44


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabe1 3.1 Spesifikasi Al 2024 ...................................................................... 20

Tabe1 3.2 Variasi start time to pressure ....................................................... 23

Tabe1 3.3 Variasi pressure level ................................................................... 23

Tabel 4.1 Foto Makro uji geser Pressure Level 0,7 MPa dan 0,9 Mpa …… 38


commit to user

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Grafik hubungan antara kekuatan sambungan terhadap

kandungan serbuk aluminium (filler) .......................................

4

Gambar 2.2 Grafik jenis epoksi terhadap kekuatan tarik .............................. 5

Gambar 2.3 Jenis-jenis kegagalan pada grafik kekuatan tarik geser

sambungan .................................................................................

6

Gambar 2.4 Struktur Polimer ........................................................................ 9

Gambar 2.5 Reaksi epoksi primer ................................................................. 10

Gambar 2.6 Reaksi epoksi sekunder ............................................................. 10

Gambar 2.7 Reaksi epoksi A dan epoksi B ................................................... 11

Gambar 2.8 Tahapan curing thermoset ......................................................... 11

Gambar 2.9 Titik Gel .................................................................................... 12

Gambar 2.10 Jenis kegagalan yang mungkin terjadi pada sambungan

adhesif yang melibatkan komposit ............................................

13

Gambar 2.11 Diagram tegangan geser ............................................................ 14

Gambar 2.12 Tegangan geser .......................................................................... 15

Gambar 3.1 Susunan Cetakan CFRP ............................................................ 21

Gambar 3.2 Spesimen pengujian geser berdasarkan ASTM D-1002 ........... 23

Gambar 3.3 Sambungan Aluminium / Carbon Fiber Reinforced Polymer

(CFRP) dan tebal adhesif epoxy/Al powder 0,5 mm ................

24

Gambar 3.4 Tahapan penyambungan Aluminium / Carbon Fiber

Reinforced Polymer (CFRP) dan tebal adhesif Epoxy/Al

powder 0,5 mm ..........................................................................

25

Gambar 3.5 Universal mesin uji dan uji spesimen ........................................ 25

Gambar 3.6 Flowchart .................................................................................. 26

Gambar 4.1 Tegangan geser sambungan Al/CFRP dengan variasi start

time to pressure .........................................................................

27


commit to user

xiii

Gambar 4.2 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan

CFRP Start Time to Pressure 0 menit .......................................

28

Gambar. 4.3 Foto Makro pada permukaan kerusakan spesimen Al dan

CFRP Start Time to Pressure 20 menit .....................................

29


CFRP Start Time to Pressure 80 menit .....................................

30

Gambar 4.5 Tegangan geser sambungan Al/CFRP dengan variasi Pressure

Level ..........................................................................................

31


CFRP,dengan perekat epoxy/serbuk Al, Pressure Level

0,6MPa ......................................................................................

32


CFRP,dengan perekat epoxy/serbuk Al, Pressure Level 1MPa

33

Gambar 4.8 Foto makro pada permukaan kerusakan sambungan CFRP,

Start Time to Pressure 20 menit, Pressure Level 0,7 MPa

34

Gambar 4.9 Foto SEM pada permukaan kerusakan sambungan CFRP,

Start Time to Pressure 20 menit, Pressure Level 0,7 MPa

34

Gambar 4.10 Permukaan kerusakan sambungan Al/CFRP, Start Time to

Pressure 20 menit, Pressure Level 0,7 MPa

35


CFRP,dengan perekat epoxy/serbuk Al, Pressure Level 9 ........

36

Gambar 4.12 Kurva uji geser PL 0,7 MPa dan PL 0,9 MPa 37



39



39

Gambar 4.15 Foto Makro pressure level 0,9 MPa sisi potongan .................... 40

Gambar 4.16 Foto SEM pressure level 0,9 MPa sisi potongan ...................... 40


commit to user

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Hasil Uji Geser Sambungan Al/CFRP dengan variasi

start time to pressure

44

Lampiran 2 Hasil Uji Geser Sambungan Al/CFRP dengan variasi

pressure level

46

Lampiran 3. Biodata 48

PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP … · Gambar 4.7 Foto Makro pada permukaan kerusakan...

Documents

Transcript of PENINGKATAN KEKUATAN SAMBUNGAN AL/CFRP … · Gambar 4.7 Foto Makro pada permukaan kerusakan...