TUGAS AKHIR Pengaruh Variasi Fraksi Volume Pada Komposit Serbuk Kayu Jati Bermatrik Epoxy Dengan Variasi Perbandingan 70%:30%, 60%:40% Dan 50%:50% Terhadap Peningkatan Kekuatan Tarik Dan Bending.
TUGAS AKHIR
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING
Disusun :
HERMAN SAPUTRA
D 200 030 200
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2011
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : ”
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING”,yang dibuat untuk memenuhi
sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh
yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yag
sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya
cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta,
Mei 2011
Yang menyatakan,
Herman saputra
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul :
”PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING”, telah disetujui oleh pembimbing
dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat
sarjana (S1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Herman saputra
NIM
: D 200 030 200
Disetujui pada :
Hari
: .................
Tanggal
: .................
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Ir. H. Masyrukan, MT.
Agus Yulianto, ST, MT.
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul :”PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA
KOMPOSIT SERBUK KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN
VARIASI
PERBANDINGAN
70%:30%,
60%:40%
DAN
50%:50%
TERHADAP PENINGKATAN KEKUATAN TARIK DAN BENDING”, telah
dipertahankan di hadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk
memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Herman saputra
NIM
: D 200 030 200
Disetujui pada :
Hari
: .................
Tanggal
: .................
Tim Penguji :
Ketua
: Ir. H. Masyrukan, MT.
.....................
Anggota I : Agus Yulianto, ST,MT.
.....................
Anggota II : Bambang Waluyo Febriantoko, ST,MT.
.....................
Dekan
Ketua Jurusan
Ir. Agus Riyanto, M.T.
Ir. Sartono Putro, M.T.
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR
v
HALAMAN MOTTO
“Orang yang paling utama diantara manusia adalah orang mukmim
yang mempunyai ilmu, dimana kalau dibutuhkan (orang) dia
membawa manfaat/memberi petunjuk, dan kalau tidak dibutuhkan
dia memperkaya/menambah sendiri pengetahuannya”.
(HR. Baihaqi)
Bukanlah seorang pemuda yang mengatakan inilah ayahku
atau inilah ibuku, akan tetapi seorang pemuda adalah
yang berani mengatakan, ”Inilah Aku”. (Penulis)
Kemerdekaan sejati lahir dari keberanian mengikuti kata hati.
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan perasaan syukur, bangga, haru, dan penghargaan yang
mendalam,
setelah
maupunrintangan
melewati
dalam
berbagai
perjuangan
cobaan,
yang
halangan
panjang,
Aku
mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :
Ibunda tercinta “Wagiyem”, dengan kebesaran cintanya, yang
senantiasa menuntunku dan mencurahkan hamparan do‟a
untukku, mengajariku arti hidup dan kehidupan, sehingga aku
dapat menghargai setiap waktu dan kesempatan.
Ayahanda “radi”, terima kasih Ayah, ku persembahkan gelar ini
buat mu yang telah lama engkau nanti.
Buat mbah Hj.suki dirumah yang senantiasa mendoakan
keberhasilan cucu nya, dan alm”mbh kamidi”semoga diberi
ketenangan di sisi alloh.
Buat adikku hermawati dan toni sugiri terima kasih atas
dukungan kalian.
Buat kekasih tercinta ‚„„Aiiu Heraiiuman“, terima kasih atas
bantuan dan dukunganmu selama ini.
Saudara-saudaraku yang seiman.
Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta angkatan 2003.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah, rahmat dan kehendak-Nya sehingga penyusunan laporan Tugas
Akhir ini akhirnya dapat terselesaikan.Tugas Akhir berjudul ”PENGARUH
VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU JATI
BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN 70%:30%,
60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN KEKUATAN
TARIK DAN BENDING” dapat terselesaikan tentunya atas dukungan dari
banyak pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis dengan segala
ketulusan dan kerendahan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Agus Yulianto, ST, MT, selaku Pembimbing Akademik
penulis.
viii
4. Bapak Ir. H. Masyrukan, MT, selaku Dosen Pembimbing I yang
telah membimbing serta memberi pengarahan dalam penyusunan
Tugas Akhir ini.
5. Bapak Agus Yulianto, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang
telah banyak memberi masukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Dosen-dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada
penulis selama mengikuti kegiatan perkuliahan.
7. Kedua
orang
tua
yang
selalu
smuanya,yang
tak
henti-hentinya
sabar,adiku dan saudaraku
berusaha
untuk
memberi
semangat.
8. Teman-teman seperjuanganku, Arnomo, Alam, Agus, Edi, terima
kasih kerja samanya bro.
9. Terima kasih untuk ke dua orang tuaku cnta yang telah kau berikan.
10. Teman-teman nongkrong di desa karang asem, semua pemuda,
pemudi karang taruna, dan keluarga besar Mbah kamidi.
11. Teman-teman Teknik Mesin 2003 dan semua pihak yang tidak
dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah membantu
penyusunan laporan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan Tugas Akhir ini
terdapat banyak sekali kekurangan yang perlu untuk disempurnakan.
Maka dari itu saran serta kritik yang membangun sangatlah penulis
harapkan demi kesempurnaan penulisan ini.
ix
Mudah-mudahan
Allah
senantiasa
mencurahkan
rahmat-Nya
kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir ini
dan semoga dijadikan-Nya sebagai amal jariyah sebagai bekal untuk
kehidupan di masa depan nanti. Amiin...
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Mei 2011
Herman saputra
x
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING
Herman saputra, Masyrukan, Agus Yulianto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Pabelan Kartasura Tromol Pos I Sukoharjo
Herman_Saputra83@yahoo.com
ABSTRAKSI
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh fraksi
volume terhadap kekuatan tarik dan bending pada komposit serta untuk
mengetahui besarnya harga kekuatan tarik dan bending tertinggi rata-rata.
Dalam pembuatan komposit ini, bahan yang digunakan adalah
partikel kayu jati dengan diameter 40 mesh bermatrik epoxy (resin dan
hardener dengan perbandingan 1:1. Variasi fraksi volume adalah 70%,
60% dan 50%, sedangkan variasi ketebalannya 3 mm dan 4 mm dan 5
mm. Proses pembuatan dengan sistem Rolling Press Mold secara
manual. Pengujian komposit sesuai dengan standar ASTM. Pengujian
tarik menggunakan ASTM D 638-02 dan pengujian bending menggunakan
ASTM D 790-02.
Dari hasil pengujian tarik diperoleh kesimpulan semakin besar
fraksi volume, maka akan semakin kecil kekuatan tarik rata-ratanya. Pada
ketebalan core 3 mm, kekuatan tarik rata-rata tertinggi terjadi pada fraksi
volume 50%, yaitu sebesar 7.927 x 10-6 MPa, sedangkan yang terendah
adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar 2.1 x 10-6 MPa.pada
ketebalan core 4 mm, kekuatan tarik rata-rata tertinggi terjadi pada fraksi
volume 50%, yaitu sebesar 8.385 x 10-6 MPa, sedangkan yang terendah
adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar 2.118 x 10-6 MPa.
Sedangkan pada ketebalan core 5 mm, kekuatan tarik rata-rata tertinggi
terjadi pada fraksi volume 50%, yaitu sebesar 13.975 x 10-6 MPa,
sedangkan yang terendah adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar
3.239 x 10-6 MPa.
Dari hasil pengujian bending diperoleh semakin besar fraksi
volumenya, maka akan semakin kecil tegangan bending rata-ratanya.
Pada ketebalan core 3 mm, tegangan bending rata-rata tertinggi terjadi
pada fraksi berat 70% yaitu sebesar 4.854 x 10-6 MPa, sedangkan yang
terendah adalah pada fraksi volume 50% yaitu sebesar 3.467 x 10-6 MPa
dan Pada ketebalan core 4 mm, tegangan bending rata-rata tertinggi
terjadi pada fraksi volume 60% yaitu sebesar 5.009 x 10-6 MPa,
sedangkan yang terendah adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar
2.990 x 10-6 MPa,Sedangkan pada ketebalan core 5 mm, tegangan
bending rata-rata tertinggi terjadi pada fraksi volume 60% yaitu sebesar
4.814 x 10-6 MPa, sedangkan yang terendah adalah pada fraksi volume
70% yaitu sebesar 1.190 x 10-6 MPa.
Kata Kunci : komposit, fraksi volume, core, tarik, bending.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...........................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ...............................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN. ...........................................................
Iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR ...................................................
v
HALAMAN MOTTO .........................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... vii
KATA PENGANTAR ....................................................................... viii
ABSTRAKSI .....................................................................................
xi
DAFTAR ISI .................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................... xv
DAFTAR TABEL .............................................................................. xviii
DAFTAR SIMBOL ............................................................................ xix
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................... xx
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................
1
1.1. Latar Belakang .................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ........................................................
4
xii
1.3. manfaat Penelitian ...........................................................
4
1.4. batasan masalah .............................................................
5
1.5. tujuan penilitian.................................................................
5
1.6. Sistematika Penulisan ......................................................
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................
7
2.1. Tinjauan Pustaka........................................................ ......
7
2.2. Dasar Teori............................................................. .......... 10
2.2.1. Pengertian Komposit ................................................ 10
2.2.2. Klasifikasi Komposit............................................ ...... 12
2.2.2.1. Komposit Serat ...................................................... 13
2.2.2.2. Komposit Lapis.................................. .................... 15
2.2.2.3. Komposit partikel ................................................... 26
2.2.3. Unsur Utama Pembentuk Komposit Partikel ............. 28
2.2.3.1. Partikel................................................... ................ 28
2.2.3.2. Matriks ................................................................... 32
2.2.4. Aspek Geometris ...................................................... 35
2.2.4.1. Pengujian Densitas ................................................ 35
xiii
2.2.4.2. fraksi Volume. ........................................................ 37
2.2.4.3. Pengujian tarik ...................................................... 38
2.2.4.4. Pengujian bending ................................................. 44
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................... 47
3.1 Bahan dan alat ................................................................ 47
3.1.1.Bahan ................................................................ 47
3.1.1.1. Partikel........................................................... 47
3.1.1.2. Matrik ............................................................. 47
3.1.2. Alat ................................................................... 48
3.1.2.1. Mesin pengalus limbah gergaji ...................... 48
3.1.2.2. Timbangan digital .......................................... 48
3.1.2.3. Cetakan ......................................................... 49
3.1.2.4. Alat bantu lain.......................................... ...... 49
3.2. Diagram alir penelitian. ................................................... 51
3.2.1. survey lapangan dan study pustaka............ ..... 52
3.2.2. pembuatan spesimen ....................................... 52
3.2.3. Pengujian komposit core .................................. 54
xiv
3.2.3.1. Pengujian bending ......................................... 54
3.2.3.2. pengujian tarik .............................................. 56
3.2.3.3. Foto makro .................................................... 59
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .......................... 61
4.1. Pengujian Tarik .............................................................. 61
4.1.1. Data Hasil Pengujian Tarik ............................... 61
4.1.2. Pembahasan Pengujian Tarik........................... 64
4.2. Pengujian Bending....................................................... ... 67
4.2.1. Data Hasil Pengujian Bending .......................... 67
4.2.2. Pembahasan Pengujian Bending ..................... 70
BAB V PENUTUP ............................................................................ 72
5.1. Kesimpulan.................................................................. ... 72
5.2. Saran.............................................................................. 73
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. komposit serat anyaman ............................................ 14
Gambar 2.2. komposit serat gabungan ............................................ 14
Gambar 2.3. komposit serat acak .................................................... 14
Gambar 2.4. komposit serat lurus .................................................... 14
Gambar 2.5. laminated composites ................................................. 16
Gambar 2.6. sandwich ..................................................................... 16
Gambar 2.7. Hexagonal Honeycomb .............................................. 20
Gambar 2.8. Over Expanded honeycomb ....................................... 20
Gambar 2.9. negative poisons ratio ................................................ 21
Gambar 2.10. flex core ratio............................................................. 21
Gambar 2.11. corrugated cores ...................................................... 21
Gambar 2.12. struktur hardwood .................................................... 22
Gambar 2.13. struktur softwood ...................................................... 22
Gambar 2.14. grafik perbandingan beberapa struktur .................... 23
Gambar 2.15. particulate composites ............................................. 27
Gambar 2.16. bentuk partikel dasar ................................................ 29
Gambar 2.17. bentuk bentuk partikal .............................................. 30
Gambar 2.18. sifat-sifat dari bentuk partikel .................................... 31
Gambar 2.19. skematik pengujian tarik ........................................... 39
Gambar 2.20. kurva tegangan-regangan teknik .............................. 40
Gambar 2.21. sifat komposit pada pengujian tarik .......................... 40
Gambar 2.22. Modulus elastisitas vs fraksi volume ........................ 43
Gambar 2.23. penampang uji bending . ........................................... 45
xvi
Gambar 3.1. serbuk kayu jati yang di haluskan .............................. 47
Gambar 3.2. resin epoxy dan hardener .......................................... 47
Gambar 3.3. Mesin pengalus limbah jati. ......................................... 48
Gambar 3.4. timbangan digital. ........................................................ 48
Gambar 3.5. cetakan core untuk spesimen uji tarik ......................... 49
Gambar 3.6. cetakan core untuk spesimen uji bending .................. 49
Gambar 3.7. alat bantu lain ............................................................. 49
Gambar 3.8. diagram alir penelitian. ................................................ 51
Gambar 3.9. dimensi spesimen pengujian bending ......................... 55
Gambar 3.10.spesimen uji bending ................................................. 55
Gambar 3.11.alat uji bending. .......................................................... 56
Gambar 3.12.dimensi spesimen pengujian tarik. ............................. 57
Gambar 3.13.spesimen uji tarik. ...................................................... 58
Gambar 3.14.alat uji tarik ................................................................. 58
Gambar 3.15.foto spesimen uji tarik setelah pengujian. .................. 59
Gambar 3.16. foto spesimen uji bending setelah pengujian............. 60
Gambar 4.1.Grafik Tegangan Tarik dan Fraki volume .................... 62
Gambar 4.2.Grafik regangan dan Fraksi volume. ............................ 63
Gambar 4.3.Grafik Modulus elastisitas dan Fraksi volume ............. 63
Gambar 4.4.Grafik kekakuan Tarik dan Fraki volume. ..................... 64
Gambar 4.5.Grafik tegangan bending dan Fraksi volume. .............. 68
Gambar 4.6.Grafik defleksi dan Fraksi volume.. ............................. 69
Gambar 4.7.Grafik modulus elastisitas dan Fraksi volume. ........... 69
Gambar 4.8.Grafik kekakuan bending dan Fraksi volume. ............. 70
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Ukuran mesh................................................................
32
Tabel 2.2. Sifat mekanik dari beberapa jenis material polymers....
35
Tabel 4.1. Data hasil pengujian tarik diameter partikel 40 mesh
dengan ketebal core 3mm............................................
61
Tabel 4.2. Data hasil pengujian tarik diameter partikel 40 mesh
dengan ketebal core 4mm............................................
62
Tabel 4.3. Data hasil pengujian tarik diameter partikel 40 mesh
dengan ketebalan 5mm………………………………….
62
Tabel 4.4. Data hasil pengujian bending diameter partikel 40
mesh ketebalan core 3mm……………………………..
61
Tabel 4.5. Data hasil pengujian bending diameter partikel 40
mesh ketebalan core 4mm ……………………………..
67
Tabel 4.6. Data hasil pengujian bending diameter partikel 40
mesh ketebalan core 5mm …………………………….
xviii
57
DAFTAR SIMBOL
ρ
= Densitas
[gr/cm3]
m
= Massa
[gr]
V
= Volume
[mm3]
σ
= Tegangan
[MPa]
F
= Gaya
[N]
A
= Luas penampang
[mm2]
ε
= Regangan
[mm]
Δl
= Deformasi/perpanjangan
[mm]
E
= Modulus elastisitas
[N/mm2]
D
= Kekakuan
[Nmm2]
I
= Momen inersia
[mm4]
b
= Lebar
[mm]
d
= Tebal
[mm]
M
= Momen
[Nmm]
P
= Beban yang diberikan
[N]
L
= Support Span
[mm]
= Defleksi
[mm]
Esrp = energi serap
[kg-mm]
F
= massa pendulum
[kg]
L
= panjang lengan
[cm]
α
= sudut pendulum sebelum diayunkan
[o]
α’
= sudut ayunan setelah pendulum diayunkan dari sudut α
[o]
tanpa ada specimen
β
= sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen
β’
= sudut ayunan setelah pendulum diayunkan dari sudut β
[o]
tanpa ada specimen
θ
[o]
= sudut ayunan setelah pendulum diayunkan dari sudut α’
tanpa merubah pointer pada skala α’
xix
[o]
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan densitas partikel serbuk kayu jati (grajen) .
Lampiran 2 Analisa perhitungan fraksi volume pengujian tarik dan data
hasil perhitungan fraksi volume pada pengujian tarik. ..
Lampiran 3 Grafik hasil pengujian tarik serbuk kayu jati dan epoxy pada
diameter partikel 40 mesh.............................................
Lampiran 4 Analisa perhitungan pengujian bending dan data hasil
perhitungan fraksi volume pada pengujian bending. .....
Lampiran 5 Grafik hasil pengujian bending serbuk kayu jati dan epoxy
pada diameter partikel 40 mesh ....................................
lampiran 6
Tabel standarisasi mutu kayu berdasarkan ketahanan
terhadap penggerek dilaut. ...........................................
Lampiran 7 Standar pengujian tarik ASTM D 638-02 ......................
Lampiran 8 Standar pengujia bending ASTM D 790-02 ..................
xx
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING
Disusun :
HERMAN SAPUTRA
D 200 030 200
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2011
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : ”
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING”,yang dibuat untuk memenuhi
sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh
yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yag
sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya
cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta,
Mei 2011
Yang menyatakan,
Herman saputra
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul :
”PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING”, telah disetujui oleh pembimbing
dan diterima untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh derajat
sarjana (S1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Herman saputra
NIM
: D 200 030 200
Disetujui pada :
Hari
: .................
Tanggal
: .................
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Ir. H. Masyrukan, MT.
Agus Yulianto, ST, MT.
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul :”PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA
KOMPOSIT SERBUK KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN
VARIASI
PERBANDINGAN
70%:30%,
60%:40%
DAN
50%:50%
TERHADAP PENINGKATAN KEKUATAN TARIK DAN BENDING”, telah
dipertahankan di hadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk
memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Herman saputra
NIM
: D 200 030 200
Disetujui pada :
Hari
: .................
Tanggal
: .................
Tim Penguji :
Ketua
: Ir. H. Masyrukan, MT.
.....................
Anggota I : Agus Yulianto, ST,MT.
.....................
Anggota II : Bambang Waluyo Febriantoko, ST,MT.
.....................
Dekan
Ketua Jurusan
Ir. Agus Riyanto, M.T.
Ir. Sartono Putro, M.T.
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR
v
HALAMAN MOTTO
“Orang yang paling utama diantara manusia adalah orang mukmim
yang mempunyai ilmu, dimana kalau dibutuhkan (orang) dia
membawa manfaat/memberi petunjuk, dan kalau tidak dibutuhkan
dia memperkaya/menambah sendiri pengetahuannya”.
(HR. Baihaqi)
Bukanlah seorang pemuda yang mengatakan inilah ayahku
atau inilah ibuku, akan tetapi seorang pemuda adalah
yang berani mengatakan, ”Inilah Aku”. (Penulis)
Kemerdekaan sejati lahir dari keberanian mengikuti kata hati.
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan perasaan syukur, bangga, haru, dan penghargaan yang
mendalam,
setelah
maupunrintangan
melewati
dalam
berbagai
perjuangan
cobaan,
yang
halangan
panjang,
Aku
mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :
Ibunda tercinta “Wagiyem”, dengan kebesaran cintanya, yang
senantiasa menuntunku dan mencurahkan hamparan do‟a
untukku, mengajariku arti hidup dan kehidupan, sehingga aku
dapat menghargai setiap waktu dan kesempatan.
Ayahanda “radi”, terima kasih Ayah, ku persembahkan gelar ini
buat mu yang telah lama engkau nanti.
Buat mbah Hj.suki dirumah yang senantiasa mendoakan
keberhasilan cucu nya, dan alm”mbh kamidi”semoga diberi
ketenangan di sisi alloh.
Buat adikku hermawati dan toni sugiri terima kasih atas
dukungan kalian.
Buat kekasih tercinta ‚„„Aiiu Heraiiuman“, terima kasih atas
bantuan dan dukunganmu selama ini.
Saudara-saudaraku yang seiman.
Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta angkatan 2003.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah, rahmat dan kehendak-Nya sehingga penyusunan laporan Tugas
Akhir ini akhirnya dapat terselesaikan.Tugas Akhir berjudul ”PENGARUH
VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK KAYU JATI
BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN 70%:30%,
60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN KEKUATAN
TARIK DAN BENDING” dapat terselesaikan tentunya atas dukungan dari
banyak pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis dengan segala
ketulusan dan kerendahan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Agus Yulianto, ST, MT, selaku Pembimbing Akademik
penulis.
viii
4. Bapak Ir. H. Masyrukan, MT, selaku Dosen Pembimbing I yang
telah membimbing serta memberi pengarahan dalam penyusunan
Tugas Akhir ini.
5. Bapak Agus Yulianto, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang
telah banyak memberi masukan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Dosen-dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada
penulis selama mengikuti kegiatan perkuliahan.
7. Kedua
orang
tua
yang
selalu
smuanya,yang
tak
henti-hentinya
sabar,adiku dan saudaraku
berusaha
untuk
memberi
semangat.
8. Teman-teman seperjuanganku, Arnomo, Alam, Agus, Edi, terima
kasih kerja samanya bro.
9. Terima kasih untuk ke dua orang tuaku cnta yang telah kau berikan.
10. Teman-teman nongkrong di desa karang asem, semua pemuda,
pemudi karang taruna, dan keluarga besar Mbah kamidi.
11. Teman-teman Teknik Mesin 2003 dan semua pihak yang tidak
dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah membantu
penyusunan laporan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan Tugas Akhir ini
terdapat banyak sekali kekurangan yang perlu untuk disempurnakan.
Maka dari itu saran serta kritik yang membangun sangatlah penulis
harapkan demi kesempurnaan penulisan ini.
ix
Mudah-mudahan
Allah
senantiasa
mencurahkan
rahmat-Nya
kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir ini
dan semoga dijadikan-Nya sebagai amal jariyah sebagai bekal untuk
kehidupan di masa depan nanti. Amiin...
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Mei 2011
Herman saputra
x
PENGARUH VARIASI FRAKSI VOLUME PADA KOMPOSIT SERBUK
KAYU JATI BERMATRIK EPOXY DENGAN VARIASI PERBANDINGAN
70%:30%, 60%:40% DAN 50%:50% TERHADAP PENINGKATAN
KEKUATAN TARIK DAN BENDING
Herman saputra, Masyrukan, Agus Yulianto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Pabelan Kartasura Tromol Pos I Sukoharjo
Herman_Saputra83@yahoo.com
ABSTRAKSI
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh fraksi
volume terhadap kekuatan tarik dan bending pada komposit serta untuk
mengetahui besarnya harga kekuatan tarik dan bending tertinggi rata-rata.
Dalam pembuatan komposit ini, bahan yang digunakan adalah
partikel kayu jati dengan diameter 40 mesh bermatrik epoxy (resin dan
hardener dengan perbandingan 1:1. Variasi fraksi volume adalah 70%,
60% dan 50%, sedangkan variasi ketebalannya 3 mm dan 4 mm dan 5
mm. Proses pembuatan dengan sistem Rolling Press Mold secara
manual. Pengujian komposit sesuai dengan standar ASTM. Pengujian
tarik menggunakan ASTM D 638-02 dan pengujian bending menggunakan
ASTM D 790-02.
Dari hasil pengujian tarik diperoleh kesimpulan semakin besar
fraksi volume, maka akan semakin kecil kekuatan tarik rata-ratanya. Pada
ketebalan core 3 mm, kekuatan tarik rata-rata tertinggi terjadi pada fraksi
volume 50%, yaitu sebesar 7.927 x 10-6 MPa, sedangkan yang terendah
adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar 2.1 x 10-6 MPa.pada
ketebalan core 4 mm, kekuatan tarik rata-rata tertinggi terjadi pada fraksi
volume 50%, yaitu sebesar 8.385 x 10-6 MPa, sedangkan yang terendah
adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar 2.118 x 10-6 MPa.
Sedangkan pada ketebalan core 5 mm, kekuatan tarik rata-rata tertinggi
terjadi pada fraksi volume 50%, yaitu sebesar 13.975 x 10-6 MPa,
sedangkan yang terendah adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar
3.239 x 10-6 MPa.
Dari hasil pengujian bending diperoleh semakin besar fraksi
volumenya, maka akan semakin kecil tegangan bending rata-ratanya.
Pada ketebalan core 3 mm, tegangan bending rata-rata tertinggi terjadi
pada fraksi berat 70% yaitu sebesar 4.854 x 10-6 MPa, sedangkan yang
terendah adalah pada fraksi volume 50% yaitu sebesar 3.467 x 10-6 MPa
dan Pada ketebalan core 4 mm, tegangan bending rata-rata tertinggi
terjadi pada fraksi volume 60% yaitu sebesar 5.009 x 10-6 MPa,
sedangkan yang terendah adalah pada fraksi volume 70% yaitu sebesar
2.990 x 10-6 MPa,Sedangkan pada ketebalan core 5 mm, tegangan
bending rata-rata tertinggi terjadi pada fraksi volume 60% yaitu sebesar
4.814 x 10-6 MPa, sedangkan yang terendah adalah pada fraksi volume
70% yaitu sebesar 1.190 x 10-6 MPa.
Kata Kunci : komposit, fraksi volume, core, tarik, bending.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...........................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ...............................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN. ...........................................................
Iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR ...................................................
v
HALAMAN MOTTO .........................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... vii
KATA PENGANTAR ....................................................................... viii
ABSTRAKSI .....................................................................................
xi
DAFTAR ISI .................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................... xv
DAFTAR TABEL .............................................................................. xviii
DAFTAR SIMBOL ............................................................................ xix
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................... xx
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................
1
1.1. Latar Belakang .................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ........................................................
4
xii
1.3. manfaat Penelitian ...........................................................
4
1.4. batasan masalah .............................................................
5
1.5. tujuan penilitian.................................................................
5
1.6. Sistematika Penulisan ......................................................
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................
7
2.1. Tinjauan Pustaka........................................................ ......
7
2.2. Dasar Teori............................................................. .......... 10
2.2.1. Pengertian Komposit ................................................ 10
2.2.2. Klasifikasi Komposit............................................ ...... 12
2.2.2.1. Komposit Serat ...................................................... 13
2.2.2.2. Komposit Lapis.................................. .................... 15
2.2.2.3. Komposit partikel ................................................... 26
2.2.3. Unsur Utama Pembentuk Komposit Partikel ............. 28
2.2.3.1. Partikel................................................... ................ 28
2.2.3.2. Matriks ................................................................... 32
2.2.4. Aspek Geometris ...................................................... 35
2.2.4.1. Pengujian Densitas ................................................ 35
xiii
2.2.4.2. fraksi Volume. ........................................................ 37
2.2.4.3. Pengujian tarik ...................................................... 38
2.2.4.4. Pengujian bending ................................................. 44
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................... 47
3.1 Bahan dan alat ................................................................ 47
3.1.1.Bahan ................................................................ 47
3.1.1.1. Partikel........................................................... 47
3.1.1.2. Matrik ............................................................. 47
3.1.2. Alat ................................................................... 48
3.1.2.1. Mesin pengalus limbah gergaji ...................... 48
3.1.2.2. Timbangan digital .......................................... 48
3.1.2.3. Cetakan ......................................................... 49
3.1.2.4. Alat bantu lain.......................................... ...... 49
3.2. Diagram alir penelitian. ................................................... 51
3.2.1. survey lapangan dan study pustaka............ ..... 52
3.2.2. pembuatan spesimen ....................................... 52
3.2.3. Pengujian komposit core .................................. 54
xiv
3.2.3.1. Pengujian bending ......................................... 54
3.2.3.2. pengujian tarik .............................................. 56
3.2.3.3. Foto makro .................................................... 59
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .......................... 61
4.1. Pengujian Tarik .............................................................. 61
4.1.1. Data Hasil Pengujian Tarik ............................... 61
4.1.2. Pembahasan Pengujian Tarik........................... 64
4.2. Pengujian Bending....................................................... ... 67
4.2.1. Data Hasil Pengujian Bending .......................... 67
4.2.2. Pembahasan Pengujian Bending ..................... 70
BAB V PENUTUP ............................................................................ 72
5.1. Kesimpulan.................................................................. ... 72
5.2. Saran.............................................................................. 73
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. komposit serat anyaman ............................................ 14
Gambar 2.2. komposit serat gabungan ............................................ 14
Gambar 2.3. komposit serat acak .................................................... 14
Gambar 2.4. komposit serat lurus .................................................... 14
Gambar 2.5. laminated composites ................................................. 16
Gambar 2.6. sandwich ..................................................................... 16
Gambar 2.7. Hexagonal Honeycomb .............................................. 20
Gambar 2.8. Over Expanded honeycomb ....................................... 20
Gambar 2.9. negative poisons ratio ................................................ 21
Gambar 2.10. flex core ratio............................................................. 21
Gambar 2.11. corrugated cores ...................................................... 21
Gambar 2.12. struktur hardwood .................................................... 22
Gambar 2.13. struktur softwood ...................................................... 22
Gambar 2.14. grafik perbandingan beberapa struktur .................... 23
Gambar 2.15. particulate composites ............................................. 27
Gambar 2.16. bentuk partikel dasar ................................................ 29
Gambar 2.17. bentuk bentuk partikal .............................................. 30
Gambar 2.18. sifat-sifat dari bentuk partikel .................................... 31
Gambar 2.19. skematik pengujian tarik ........................................... 39
Gambar 2.20. kurva tegangan-regangan teknik .............................. 40
Gambar 2.21. sifat komposit pada pengujian tarik .......................... 40
Gambar 2.22. Modulus elastisitas vs fraksi volume ........................ 43
Gambar 2.23. penampang uji bending . ........................................... 45
xvi
Gambar 3.1. serbuk kayu jati yang di haluskan .............................. 47
Gambar 3.2. resin epoxy dan hardener .......................................... 47
Gambar 3.3. Mesin pengalus limbah jati. ......................................... 48
Gambar 3.4. timbangan digital. ........................................................ 48
Gambar 3.5. cetakan core untuk spesimen uji tarik ......................... 49
Gambar 3.6. cetakan core untuk spesimen uji bending .................. 49
Gambar 3.7. alat bantu lain ............................................................. 49
Gambar 3.8. diagram alir penelitian. ................................................ 51
Gambar 3.9. dimensi spesimen pengujian bending ......................... 55
Gambar 3.10.spesimen uji bending ................................................. 55
Gambar 3.11.alat uji bending. .......................................................... 56
Gambar 3.12.dimensi spesimen pengujian tarik. ............................. 57
Gambar 3.13.spesimen uji tarik. ...................................................... 58
Gambar 3.14.alat uji tarik ................................................................. 58
Gambar 3.15.foto spesimen uji tarik setelah pengujian. .................. 59
Gambar 3.16. foto spesimen uji bending setelah pengujian............. 60
Gambar 4.1.Grafik Tegangan Tarik dan Fraki volume .................... 62
Gambar 4.2.Grafik regangan dan Fraksi volume. ............................ 63
Gambar 4.3.Grafik Modulus elastisitas dan Fraksi volume ............. 63
Gambar 4.4.Grafik kekakuan Tarik dan Fraki volume. ..................... 64
Gambar 4.5.Grafik tegangan bending dan Fraksi volume. .............. 68
Gambar 4.6.Grafik defleksi dan Fraksi volume.. ............................. 69
Gambar 4.7.Grafik modulus elastisitas dan Fraksi volume. ........... 69
Gambar 4.8.Grafik kekakuan bending dan Fraksi volume. ............. 70
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Ukuran mesh................................................................
32
Tabel 2.2. Sifat mekanik dari beberapa jenis material polymers....
35
Tabel 4.1. Data hasil pengujian tarik diameter partikel 40 mesh
dengan ketebal core 3mm............................................
61
Tabel 4.2. Data hasil pengujian tarik diameter partikel 40 mesh
dengan ketebal core 4mm............................................
62
Tabel 4.3. Data hasil pengujian tarik diameter partikel 40 mesh
dengan ketebalan 5mm………………………………….
62
Tabel 4.4. Data hasil pengujian bending diameter partikel 40
mesh ketebalan core 3mm……………………………..
61
Tabel 4.5. Data hasil pengujian bending diameter partikel 40
mesh ketebalan core 4mm ……………………………..
67
Tabel 4.6. Data hasil pengujian bending diameter partikel 40
mesh ketebalan core 5mm …………………………….
xviii
57
DAFTAR SIMBOL
ρ
= Densitas
[gr/cm3]
m
= Massa
[gr]
V
= Volume
[mm3]
σ
= Tegangan
[MPa]
F
= Gaya
[N]
A
= Luas penampang
[mm2]
ε
= Regangan
[mm]
Δl
= Deformasi/perpanjangan
[mm]
E
= Modulus elastisitas
[N/mm2]
D
= Kekakuan
[Nmm2]
I
= Momen inersia
[mm4]
b
= Lebar
[mm]
d
= Tebal
[mm]
M
= Momen
[Nmm]
P
= Beban yang diberikan
[N]
L
= Support Span
[mm]
= Defleksi
[mm]
Esrp = energi serap
[kg-mm]
F
= massa pendulum
[kg]
L
= panjang lengan
[cm]
α
= sudut pendulum sebelum diayunkan
[o]
α’
= sudut ayunan setelah pendulum diayunkan dari sudut α
[o]
tanpa ada specimen
β
= sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen
β’
= sudut ayunan setelah pendulum diayunkan dari sudut β
[o]
tanpa ada specimen
θ
[o]
= sudut ayunan setelah pendulum diayunkan dari sudut α’
tanpa merubah pointer pada skala α’
xix
[o]
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Perhitungan densitas partikel serbuk kayu jati (grajen) .
Lampiran 2 Analisa perhitungan fraksi volume pengujian tarik dan data
hasil perhitungan fraksi volume pada pengujian tarik. ..
Lampiran 3 Grafik hasil pengujian tarik serbuk kayu jati dan epoxy pada
diameter partikel 40 mesh.............................................
Lampiran 4 Analisa perhitungan pengujian bending dan data hasil
perhitungan fraksi volume pada pengujian bending. .....
Lampiran 5 Grafik hasil pengujian bending serbuk kayu jati dan epoxy
pada diameter partikel 40 mesh ....................................
lampiran 6
Tabel standarisasi mutu kayu berdasarkan ketahanan
terhadap penggerek dilaut. ...........................................
Lampiran 7 Standar pengujian tarik ASTM D 638-02 ......................
Lampiran 8 Standar pengujia bending ASTM D 790-02 ..................
xx