15 Gambar 2.3 Diagram hubungan antara kekuatan,fraksi volume dan susunan serat
Sumber: Adiyono 1996 Jumlah serat pada bahan komposit serat sering dinyatakan dalam fraksi
volume serat Vf, yaitu perbandingan volume serat terhadap volume bahan Vc. Semakin besar kandungan volume serat pada komposit akan mengakibatkan
meningkatnya kekuatan dari komposit tersebut.
2.1.8 Jenis serat
Pengelompokkan komposit dapat dilihat dari bahan penguat pada matrik atau dapat juga dilihat dari bahan yang menjadi matrik pengikat. Untuk komposit yang
dilihat dari bahan penguat dibagi menjadi komposit dengan bahan penguat serat dibagi menjadi 2 bagian:
1. Komposit tradisional komposit alam yang biasa berupa serat kayu, jerami,
kapas, wol, sutera, serat enceng gondok, serat pisang, dll. 2.
Komposit sintesis, yaitu komposit yang mempunyai bahan penguat serat yang diproduksi dengan industri manufaktur, dimana komponen-
komponennya diproduksi secara terpisah, kemudian digabungkan dengan teknik tertentu agar diperoleh struktur, sifat dan geometri yang diinginkan.
Serat sintesis ini dapat berupa serat gelas karbon, nilon dan polyester.
2.1.9 Pencampuran komposit
Dalam memilih suatu bahan kopmposit, kombinasi yang tepat dari sifat masing-masing bahan penyusunnya. Pencampuran bahan yang optimum akan
menghasilkan suatu komposit dengan kualitas yang baik. Sifat komposit ditentukan oleh phase matrik dan phase reinforce sebagai bahan penyusun. Rongga udara
16 void terjadi karena, tidak merekatnya phase reinforce pada phase matrik. Hal ini
akan menyebabkan rusak atau retak crack pada bahan komposit. Adanya rongga antara phase reinforce dan phase matrik harus dihindari. Seperti pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Interphase dan Interfase dalam komposit Sumber: James A.J. dan Thomas F.K., Engineering Materials Technology,
Structure Processing, Properties and Selection
Bahan komposit dibuat untuk memperbaiki sifat-sifat dari bahan penyusunnya. Komposit meningkatkan kekuatan tarik matrik dan mengurangi
regangan matrik. Komposit juga menurunkan kekuatan tarik serat dan meningkatkan regangan serat. Serat yang memiliki sifat getas tetapi memiliki
kekuatan tarik tinggi dipadukan dengan matrik yang memiliki kekuatan tarik yang rendah dan kekuatan regangan yang besar, akan menjadi suatu bahan yang memiliki
sifat yang lebih baik. Perbaikan sifat inilah yang membuat bahan dari komposit banyak digunakan sebagai bahan yang digunakan dalam bidang teknik dan industri.
Beberapa perhitungan bahan komposit antara lain : a
Massa komposit m
c
m
c
= m
m
+m
r
dengan : m
m
= massa matrik m
r
= massa renforce b
Volume komposit V
c
17 V
c
= V
m
+V
r
+V
v
Dengan : V
m
= volume matrik V
r
= volume reinforce V
v
= volume voids rongga,cacat c
Kerapatan komposit ρ
c
ρ
c
= ρ
c
= f
m
x ρ
m
+f
r
x ρ
r
dengan : ρ
m
= kerapatan matrik ρ
r
= kerapatan reinforce f
m
= fraksi volume matrik
2.1.10 Fraksi Volume Minimum Reinforcing
Gambar 2.5 a Model komposit berpenguat serat, b Kurva tegangan Vs regangan
Sumber: Viktor Malau, Diktat Mata Kuliah Komposit
Modulus elastis komposit kearah longitudinal E
c
E
c
= f
m
E
m
+ f
r
E
r
Dengan : E
m
= modulus elastis matrik PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18 E
r
= modulus elastis reinforced Jika suatu bahan komposit mendapat beban tarik maka, dalamkondisi ini
phase reinforcing dan matriknya mempunyai perpanjangan yang sama sehingga dapat ditulis :
Ɛ
r
= Ɛ
m
= Ɛ
c
Kekuatan tarik bahan komposit σ
u c
σ
u c
= V
r
σ
u r
+1-V
r
σ
m
dengan σ
m
= tegangan tarik matrik saat reinforcing putus karena tarikan. Pada saat tegangan σ
m
dan matrik yang digunakan getas ɛ
c
= ɛ
m
maka berlaku : σ
m =
�
u
� �
r
x E
m
= A
r
E
m
dengan A
r
= perpanjangan saat reinforcing putus. Maka untuk bahan komposit berlaku :
E
c
= V
r
E
r
+ 1-V
r �
u
ԑ
m
dengan
�
u
ԑ
m
= tangent dari kurva tarik. Apabila pembebanan berada dalam daerah elastis bahan sama dengan
modulus elastis dari matriknya, maka daerah pembebanan yang elastic maka berlaku :
E
c
= V
r
E
r
+ V
m
E
m
Agar suatu bahan komposit memiliki sifat mekanis yang baik, fraksi volume V
r
lebih besar dari harga kritis. Tetapi pada kenyataanya, apabila fraksi volume relatif kecil tidak akan efektif. Ini disebabkan karena tegangan yang terjadi akan
ditahan oleh bahan matrik tersebut. Dalam kondisi ini σ
u c
sama dengan tegangan tarik matriknya σ
u m
. maka akan dipakai rumus : PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19 σ
u c
= 1-V
t
σ
u m
Fraksi volume minimum rainforcing adalah V
r min
=
�
u m
−�
u
�
u r
+ �
u m
−�
m
Gambar 2.6 Fraksi volume serat Sumber: Robert M. Jones, Mechanics of Composite Materials
2.1.11 Susunan serat
