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