Pengujian Geser ASTM D5379-98

commit to user IV-1

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Pada bab ini berisi tentang keseluruhan tahapan pengumpulan dan pengolahan data yang dilakukan dalam penelitian. Bagian pertama membahas proses pengumpulan data. Bagian kedua membahas proses pengolahan data. Pada bagian ketiga membahas mengenai kinerja dan performansi alat uji geser yang dirancang. Keseluruhan proses dilakukan sebagai dasar dalam memberikan analisis dan interpretasi hasil terhadap penyelesaian permasalahan yang dihadapi.

4.1 PENGUMPULAN DATA

Pengumpulan data bertujuan untuk memperoleh informasi awal untuk pengukuran geometri dan konstruksi awal perancangan alat uji geser sesuai standar yang ditentukan. Pengumpulan data yang dilakukan terdiri dari pengumpulan data pengujian geser sesuai standar ASTM D5379-98, identifikasi kebutuhan alat uji geser, konsep perancangan alat uji geser, dan bill of materials alat uji geser.

4.1.1 Pengujian Geser ASTM D5379-98

Proses pengujian geser alat uji geser disesuaikan standar ASTM D5379-98 yang pada penjelasan awal berupa prinsip kerja dan standar spesimen yang digunakan dalam pengujian geser. 1. Prinsip kerja pengujian geser ASTM D5379-98. Material yang akan diujikan terpasang pada fixture uji geser dengan posisi takikan V-notch 90 o berada ditengah-tengah garis aksi pembebanan melalui sebuah alat alignment pin yang berfungsi menjaga kelurusan arah pembebanan dengan tetap merujuk pada pergerakan melintang fixture alat uji geser. Kemudian sisi kepala bagian fixture ini dikompresi oleh sebuah mesin uji, sementara besar beban terus dipantau untuk mengetahui besar beban maksimal yang dihasilkan melalui indikator beban. Deformasi spesimen relatif bergerak diantara dua bagian fixture yang dikenai pembebanan. Dengan menempatkan dua buah strain gauge diorientasikan bersudut 45 o terhadap arah pembebanan di tengah-tengah spesimen sepanjang sumbu commit to user IV-2 pembebanan diusahakan agar strain gauge mempunyai jarak dengan takikan sehingga responsi geser material dapat terukur. Konsep desain alat uji geser sesuai standar ASTM D5379-98 dapat dilihat pada gambar 4.1. Data yang bisa dperoleh dari standar pengujian geser ASTM D5379-98 adalah dimensi spesimen yang diuji pada alat tersebut. Untuk dimensi spesimen dapat dilihat pada gambar 4.2. Gambar 4.1 Konsep desain pengujian geser sesuai ASTM D5379-98 Sumber: ASTM international, 1999 Gambar 4.2 Spesimen uji geser standar ASTM D5379–98 Sumber: ASTM international, 1999 dengan; L = Panjang spesimen = 76 mm d 1 = Lebar spesimen = 20 mm d 2 = V-notch spesimen = 4 mm h = Tebal spesimen = as required = 12 mm w = Lebar takikan dalam = 12 mm r = radius takikan dalam = 1.3 mm commit to user IV-3 4.1.2 Identifikasi Alat Uji Geser Mengidentifikasi dan menganalisis keperluan komponen alat merupakan pekerjaan yang mengacu pada hasil dalam suatu perencanaan produk yang menghasilkan produk lengkap dengan analisa produk. Prinsip dasar pengadaan alat adalah membantu mengidentifikasi produk dengan menerapkan sistem pengujian berkala dengan penerapan sesuai standar dan acuan yang dijadikan fungsi dari alat. Identifikasi alat uji geser dibagi menjadi dua, yaitu identifikasi kebutuhan terhadap pengguna user alat uji geser dan identifikasi kebutuhan sesuai standar ASTM D5379-98. 1. Identifikasi kebutuhan alat terhadap pengguna user . Proses pengumpulan data awal perancangan alat uji geser didapatkan melalui wawancara dengan pengguna alat uji dengan bantuan penulis dalam melakukan pencatatan. Hasil wawancara ini dianggap mewakili keinginan pengguna. Wawancara dilakukan terhadap Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret selaku penanggung jawab laboratorium pengendali kualitas yang nantinya akan menggunakan alat uji geser dalam praktikum pengendalian kualitas. Berikut merupakan pertanyaan yang digunakan untuk mengidentifikasi kebutuhan alat uji geser dalam praktikum pengendalian kualitas di Fakultas Teknik Industri Universitas Sebelas Maret, yaitu: a. Bagaimana cara untuk menguji produk yang dihasilkan oleh praktikan dalam praktikum uji material komposit serat alam di Laboratorium Pengendalian Kualitas di Fakultas Teknik Industri Universitas Sebelas Maret? b. Bagaimana alat uji dirancang supaya mampu melakukan pengujian material komposit serat alam di berbagai tempat? c. Kesulitan apa yang dialami pengguna pada saat melakukan pengujian material komposit serat alam? Hasil wawancara terhadap pengguna alat uji geser mengenai kebutuhan alat uji geser dalam praktikum pengendalian kualitas di Fakultas Teknik Industri Universitas Sebelas Maret dapat dilihat pada tabel 4.1. commit to user IV-4 Tabel 4.1 Data hasil wawancara dengan pengguna alat uji geser No Tingkat kepentingan 1. 100 2. 40 3. 70 Alat uji geser dari segi pengoperasian, alat uji mudah dan aman pada saat digunakan untuk menguji produk. Kebutuhan pengguna Laboratorium jurusan Teknik Industri, belum mempunyai alat uji untuk menguji kualitas produk yang dihasilkan oleh mahasiswa pada praktikum pengendalian kualitas. Rangkaian alat uji dibuat seminimal mungkin dan dapat dipindahkan penempatan pengujiannya. Tahapan wawancara juga dilakukan untuk mengetahui harapan pengguna yang selanjutnya dijadikan bahan dasar pertimbangan dalam menentukan rancangan alat uji geser. Tabel 4.2 menunjukkan pernyataan harapan pengguna. Tabel 4.2 Harapan pengguna alat uji geser No Faktor kebutuhan Harapan pengguna alat uji geser Tingkat kepentingan Alat uji mampu beroperasi secara stabil atau halus dan kontinu disetiap kali pembebanan terhadap spesimen. 10 Beban maksimal yang dihasilkan unit penggerak sebesar 3 ton. 5 Dengan area pengujian yang terbatas, diharapkan peletakan dari alat uji geser bisa memaksimalkan area pengujian yang ada dan tidak mengganggu proses aktivitas lain di laboratorium. 5 Bentuk dari rancangan alat tidak terlalu rumit sehingga memudahkan pengguna dalam melakukan pengujian. 5 Fixture alat uji dapat dibongkar pasang dan diganti dengan jenis pengujian lain modular. 5 Kemampuan baca sensor beban yang dipilih unuk digunakan mempunyai keakurasian tinggi 0,1 kg disetiap pengujian. 15 Alat uji geser mempunyai keterulangan tinggi disetiap kali pengujian. 10 4. Sistem kendali Sistem pengoperasian alat uji geser memudahkan pengguna disetiap kali pengujian. 5 5. Perawatan alat Desain alat uji geser menggunakan komponen sesuai standar sehingga mengurangi perawatan berkala. 10 6. Meja utama alat uji Komponen meja utama alat uji geser dibuat dengan bobot yang ringan namun memiliki ketegaran yang tinggi dan penambahan roda ditiap kaki sehingga meja utama dapat dipindah-pindahkan. 5 7. Keamanan alat uji Desain alat dilengkapi bagian-bagian yang menjamin keamanan dan keselamatan pengguna pada saat pengujian. 10 8. Standar metode Pemilihan metode yang digunakan pada alat uji geser sesuai metode standar pengujian geser ASTM D5379-98. 15 100 Total: Unit penggerak 1. Geometri alat 2. Sistem pembacaan 3. commit to user IV-5 Detail penjabaran harapan pengguna alat uji geser digunakan untuk menentukan konsep dari perancangan produk yang akan dibuat. Tabel 4.3 menyatakan penjabaran fitur perancangan ke dalam desain alat uji yang akan dibuat. Tabel 4.3 Penjabaran harapan fitur perancangan alat uji geser No Harapan pengguna Penjabaran harapan Desain alat 1. Unit penggerak. Pemilihan power pack yang sesuai mampu menggerakkan silinder hidrolik secara halus dengan besar pembebanan yang stabil. Pemilihan diameter dan material yang tepat beserta proses assembly yang tepat pada silinder hidrolik sesuai katalog silinder hidrolik. 2. Perawatan sederhana. Intensitas pemakaian alat uji yang digunakan disetiap pengujian membutuhkan perawatan berkala untuk tetap menjaga performa, tetapi juga tidak sampai mengganggu atau mengurangi jam kerja pengguna. Desain alat menggunakan komponen yang sederhana untuk mengurangi perawatan berkala. 3. Dapat dipindah-pindahkan. Latar belakang tempat yang tidak memungkinkan untuk meletakan alat uji permanen di area laboratorium. Alat dibuat dengan bobot yang ringan namun memiliki ketegaran yang bagus dan ditambahkan roda sehingga memungkinkan untuk dipindah-pindahkankan movable. 4. Sistem pembacaan sensor yang akurat. Alat uji mampu membaca hasil pengujian dengan keakurasian tinggi dan keterulangan hasil pengujian yang baik. Pemilihan sensor beban load cell tipe LFB dengan kapasitas pembebanan maksimal 2 ton mampu mewakili keakurasian hasil pengujian. 5. Metode standar pengujian geser. Metode yang digunakan dalam perancangan alat uji sebaiknya sesuai dengan standar yang telah ditetapkan. Desain alat sesuai dengan standar ASTM D5379-98 namun proses pengujian berjalan secara geser melintang. 2. Identifikasi kebutuhan alat terhadap ASTM D5379-98. Identifikasi kebutuhan alat terhadap standar ASTM merupakan kebutuhan- kebutuhan yang harus dipenuhi pada saat perancangan alat uji geser dimana kebutuhan-kebutuhan tersebut disesuaikan dengan standar pengujian geser yang digunakan. Metode standar yang digunakan adalah metode ASTM D5379-98 yang merupakan metode untuk menguji kekuatan geser spesimen berbahan komposit yang pada spesimen dikenakan takikan V-Notch 90 o pada sisi tepi spesimen dengan tujuan terjadinya deformasi atau kepatahan pada bagian kritis spesimen yang dikenakan takikan. Identifikasi kebutuhan sesuai standar ASTM D5379-98 dapat dilihat pada tabel 4.4. commit to user IV-6 Tabel 4.4 Identifikasi kebutuhan sesuai standar ASTM D5379-98 No Kebutuhan Penjabaran 1. Metode pengujian geser standar bahan komposit dengan metode takikan V-notch 90 o pada balok benda uji merupakan penelitian awal dari proses pengujian geser Iosipescu. Pengujian Iosipescu menjadi acuan dalam menentukan pengujian geser terpilih. 2. Pada spesimen bahan uji, terdapat dua takik V- notch bersudut 90 o mirror atas bawah pada sisi bagian tepi dari spesimen. Tujuan dikenakan V-notch pada spesimen untuk memudahkan terjadinya proses deformasi yang terjadi hanya pada satu titik atau garis alignment . 3. Besar gaya yang bekerja secara berlawanan, besarnya P P 1 dan P 2 vertikal sama dengan besarnya P P 1 dan P 2 horizontal sehingga akan dihasilkan besaran s xy konstan atau tetap selama proses penekanan benda uji. Force pembebanan alat uji mempunyai besar sama untuk setiap pembebanan. 4. Mekanisme pembebanan secara bertahap tanpa adanya “gep’ atau beban kejut pada kepala pembebanan. Pergerakan silinder hidrolik secara halus dan kontinu memberikan desakan atau pembebanan terhadap alat yang kemudian dteruskan ke spesimen. 5. Prinsip dasar pencekaman spesimen menggunakan 2 pencekam two rails dengan tujuan memudahkan proses pembacaan stress beban yang diterima spesimen. Sistem pencekaman yang digunakan mencekam spesimen mempertimbangkan jarak terkecil atau terdekat antar clamping. 3. Fishbone Diagram alat uji geser. Hasil dari wawancara terhadap pengguna sesuai tuntutan maupun kebutuhan pengguna dan penjabaran identifikasi keperluan alat uji geser sesuai ASTM D5379-98 dapat diuraikan dengan menggunakan fishbone diagram mengenai perancangan alat uji geser. Fishbone diagram atau diagram tulang ikan merupakan langkah untuk mengetahui hal apa saja yang diperlukan dalam perencanaan perancangan alat uji geser komposit serat alam. Variabel-variabelnya diperoleh dari kelompok kebutuhan alat uji geser. commit to user IV-7 Gambar 4.3 Fishbone diagram Penjelasan fishbone diagram dapat dilihat bahwa faktor-faktor yang menyusun dalam perancangan alat uji geser yang diuraikan, sebagai berikut: a. Faktor penggerak, sistem penggerak hidrolik merupakan solusi kebutuhan penggerak alat uji geser yang mampu menghasilkan gerakan stabil dan kontinu dengan besar force maksimal 3 ton. b. Faktor geometri, alat uji geser memiliki geometri sesuai yang memudahkan penyimpanan, fleksibel dan hemat ruang. Bentuk tidak rumit sehingga memudahkan operator untuk membedakan fungsi tiap komponen. c. Faktor sistem pembacaan, pembacaan alat uji geser harus akurat. Load cell merupakan alat yang dapat membaca beban yang terjadi pada saat pengujian yang ditampilkan melalui weighing indicator . d. Faktor sistem kendali, alat uji geser komposit serat alam menggunakan sistem kendali berupa panel box yang dapat mempermudah operator mengendalikan alat uji. e. Faktor safety product , alat uji yang dirancang memiliki tingkat keamanan yang tinggi terutama pada komponen-komponen yang dapat membahayakan operator. f. Faktor methods , metode pengujian alat uji geser sesuai dengan standar ASTM D5379-98. Metode tersebut meliputi sistem pencekaman spesimen menggunakan dua grip yang terpasang secara melintang pada sisi permukaan plate dan salah satu grip mampu bergeser sesuai proses pengujian, ukuran commit to user IV-8 spesimen sesuai standar 76 mm x 20 mm x 12 mm menggunakan spesimen komposit serat alam berupa medium density fiberboard MDF. g. Faktor maintenance , alat uji geser perawatannya mudah. Cukup dibersihkan setelah melakukan pengujian, melakukan kalibrasi load cell secara berkala dan mengecek level oli pada tanki power pack. Terdapat lubang di bawah spesimen agar setiap pengujian bekas patahan spesimen langsung dapat terbuang. h. Faktor meja, meja utama sebagai peletakan fixture alat uji geser. Rancangan meja dibuat supaya meja tetap pada peletakannya namun fixture alat uji dapat diganti-ganti menyesuaikan proses pengujian yang dikehendaki. Meja dirancang mudah dipindah-pindah dengan memberi roda pada kaki-kaki meja.

4.1.3 Konsep Rancangan Alat Uji Geser