|
Jurnal Syntax Admiration |
Vol 2 No 7 Juli 2021 |
|
p-ISSN : 2722-7782 e-ISSN : 2722-5356����������� |
Sosial Teknik |
PENGARUH SERAT KARBON TERHADAP
SIFAT MEKANIK DAN
TOPOGRAFI PADA KOMPOSIT BERMATRIKS POLYESTER
BQTN 157
Dedhe Jumriladin Putra Susila, Yuliyanto, Masdani
Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung (POLMAN BABEL) Indonesia
Email: dedhejumriladinps@gmail.com, yulianto@polman-babel.ac.id masdani@polman-babel.ac.id
|
INFO
ARTIKEL |
ABSTRAK |
|
Diterima 5 Juli 2021 Direvisi 9 Juli 2021 Disetujui 21 Juli 2021 |
Saat ini belum adanya informasi mengenai
kekuatan spesifik komposit serat karbon bermatriks polyester BQTN 157 membuat pentingnya melakukan pengujian
material pada bahan komposit serat karbon bermatriks polyester BQTN 157 yang nantinya dapat diterapkan pada industri
manufaktur dalam pembuatan produk pada industri tersebut. Adapun dalam pelaksanaanya
penelitian ini menggunakan desain penelitan jenis eksperimental. Proses pembuatan komposit dibuat dengan metode hand lay up dengan panjang serat 20mm,
25mm dan 30mm dengan variasi serat 30%:70%, 40%:60% dan 50%:50% dengan orientasi serat 0�. Setelah spesimen selesai dibuat akan dilakukan curing time pada suhu 50�C selama 5
jam, 10 jam dan 15 jam. Spesimen uji tarik dibuat mengacu pada standar ASTM D-638 dan pengujian impak mengacu pada ISO-179. Kemudian patahan hasil uji tarik akan dianalisa
dengan SEM (Scanning Electron
Microscope). Hasil penelitian komposit polyester
dengan penguat serat karbon diperoleh kekuatan tarik tertinggi terdapat pada
fraksi volume serat 40% dengan panjang serat 33,41mm yaitu sebesar 135 MPa
dan kekuatan impak maksimum dimiliki oleh komposit dengan fraksi
volume serat 56,82% dan panjang serat 25mm yaitu sebesar 208,25 Mpa. Berdasarkan analisa dan perhitungan data yang diperoleh
dari hasil pengujian yang dilakukan maka dapat
diambil kesimpulan bahwa variasi fraksi volume dan panjang serat karbon dapat
mempengaruhi sifat mekanik dari komposit polyester
BQTN 157
berpenguat serat karbon. Kekuatan
komposit naik seiring bertambahnya fraksi volume maupun panjang serat. Dari analisa SEM kekuatan material komposit dipengaruhi
oleh kerapatan antara serat karbon dengan matriks. Ketidakrapatan menyebabkan
adanya rongga (void) yang terbentuk
antara serat dengan matriks. Semakin kecil rongga yang terbentuk maka
menunjukkan semakin baik ikatan yang terjadi antara serat dengan matrik yang
dibuktikan dengan kekuatan dari spesimen yang tinggi, begitu pula sebaliknya
semakin besar rongga yang terbentuk maka menunjukkan ikatan yang kurang baik
antara serat dengan matrik yang dibuktikan dengan kekuatan dari spesimen yang
rendah. Hal ini menyebabkan nilai kekuatan disetiap komposit berbeda. ABSTRACT Currently, there is no information regarding the specific strength of carbon fiber composite with polyester matrix BQTN 157 making it important to conduct material testing on carbon fiber composite material with polyester matrix BQTN 157 which can later be applied to the manufacturing industry in manufacturing products in that industry. As for the implementation of this study using an experimental type of research design. Composite manufacturing process is made by hand lay up method with fiber lengths of 20mm, 25mm and 30mm with fiber variations of 30%: 70%, 40%: 60% and 50%: 50% with fiber orientation 0 �. After the specimens are made, the curing time will be carried out at 50 � C for 5 hours, 10 hours and 15 hours. Tensile test specimens are made according to ASTM D-638 standard and impact testing refers to ISO-179. Then the fracture of the tensile test results will be analyzed by SEM (Scanning Electron Microscope). The results of the research on polyester composites with carbon fiber reinforcement obtained that the highest tensile strength was found in the fiber volume fraction of 40% with a fiber length of 33.41mm, namely 135 MPa and the maximum impact strength possessed by the composite with a fiber volume fraction of 56.82% and a fiber length of 25mm, which was equal to 208.25 Mpa. Based on the analysis and calculation of the data obtained from the results of the tests carried out, it can be concluded that variations in the volume fraction and length of carbon fiber can affect the mechanical properties of the BQTN 157 polyester composite with carbon fiber reinforcement. Composite strength increases with increasing volume fraction and fiber length. From the SEM analysis, the strength of the composite material is influenced by the density between the carbon fiber and the matrix. The lack of density causes voids to form between the fiber and the matrix. The smaller the cavity formed, the better the bond between the fiber and the matrix as evidenced by the high strength of the specimen, and vice versa, the larger the cavity formed, the better the bond between the fiber and the matrix as evidenced by the strength of the specimen. low. This causes the strength value of each composite to be different. |
|
Kata Kunci: komposit; serat karbon; ��karakteristik; sifat mekanik Keywords: composite; carbon fiber; characteristics; mechanical properties |
Pendahuluan
Perkembangan teknologi dan industri
di dunia saat ini berkembang sangat pesat, tidak terkecuali halnya dengan
teknologi di bidang ilmu material, seiring meningkatnya kebutuhan dunia industri
terhadap material dengan karakteristik yang sepadan dengan logam (Nurhidayat, 2017). Kebutuhan akan penggunaan material yang baik mendorong sebagian orang untuk mengembangkan ilmu-ilmu
material salah satunya adalah komposit (Mulyana, 2019). Inovasi material
baru, penurunan harga dan pengembangan proses manufaktur yang meningkat telah
mengangkat keberadaan material komposit dalam hampir setiap sektor industri (Pramono, 2012).
Komposit merupakan kombinasi
makroskopik dari dua atau lebih material, yang memiliki sifat yang berbeda dari
material penyusunnya (Bakir & Hashem, 2013). Komposit dari bahan serat terus diteliti dan dikembangkan
karena sifat komposit serat yang lebih kuat dan ringan dibandingkan dengan
logam (Widiartha & Sari, 2012). Salah satu serat sintetik yang dapat dikembangkan sebagai bahan
penguat pada komposit adalah serat karbon. Serat karbon (carbon fibre)
sendiri memiki beberapa keunggulan diantaranya tahan korosi, mudah dibentuk
sesuai kebutuhan, lebih ringan dan lebih kuat dari pada logam, sehingga serat
karbon dapat dijadikan pilihan sebagai penguat dalam bahan komposit polimer
berpenguat serat sintetik (Umam, 2019). Elemen konstruksi dan permesinan yang membutuhkan
sifat mekanis tinggi dapat dipenuhi oleh jenis bahan material ini. Selain terdapat penguat yang biasa berupa serat, pada
komposit juga terdapat matriks sebagai bahan utama dalam pembuatan material
komposit, salah satu bahan matriks yang biasa digunakan dalam pembuatan
meterial komposit adalah jenis polyester BQTN
157.
Adapun penelitian material komposit
bermatriks polyester BQTN 157 yang
telah dilakukan sebelumnya menggunakan serat alam sebagai penguatnya, yaitu
berupa serat daun lontar. Hasil penelitan
yang diperoleh kekuatan tarik tertinggi yaitu hanya sebesar 90,71
MPa (Nurhidayah, 2016). Penambahan serat karbon pada komposit dapat menambah
kekerasan dan kekakuan pada matriks. Oleh karena itu pada penelitian ini
digunakan komposit serat karbon sebagai bahan utama penguat material komposit
bermatriks polyester BQTN 157 yang berfungsi
untuk menambah kekuatan pada bahan komposit.
Selain dipengaruhi oleh jenis serat
yang digunakan, kekuatan material komposit juga ditentukan oleh besaran fraksi
volume serat yang akan dicampurkan dengan matriks sehingga menjadi satu
kesatuan material komposit. seperti halnya penelitian studi fraksi volume serat terhadap kekuatan tarik komposit polyester
berpenguat serat karbon yang
telah dilakukan sebelumnya, dimana pada penelitian tersebut menggunakan fraksi
volume serat 25%, 35%, 45%, 55%, 65% dan didapatkan hasil bahwa kekuatan tarik
terbesar komposit terdapat pada fraksi 55% yaitu sebesar 604,81 Mpa (K. Umam, 2019)
. Dari penelitian tersebut
dapat diketahui bahwa adanya pengaruh fraksi volume serat terhadap kekuatan
komposit polyester berpenuat serat karbon, dimana kekuatan optimum
didapatkan pada presentase faraksi sedang, tidak terlalu rendah maupun tinggi.
Saat ini belum adanya informasi
mengenai kekuatan spesifik komposit serat karbon bermatriks polyester BQTN 157 membuat pentingnya
melakukan pengujian material pada bahan komposit serat karbon bermatriks polyester BQTN 157 yang nantinya dapat diterapkan
pada industri manufaktur dalam pembuatan produk pada industri tersebut. Sehingga
pengujian tarik, impak serta bentuk fisik permukaan komposit dalam penelitian
ini dapat dijadikan bahan pertimbangan suatu industri untuk menggunakan bahan meterial
jenis ini.
Berdasarkan uraian diatas, maka
penulis melakukan penelitian mengenai pengaruh
serat karbon terhadap sifat mekanik dan topografi� pada komposit bermatriks polyester BQTN 157 untuk mengetahui seberapa besar
kekuatan tarik (tensile strengh),
kekuatan impak (impact strength) dan bentuk fisik permukaan pada
material komposit dengan matriks polyester
BQTN 175 berpenguat serat karbon. Proses pembuatan komposit dibuat dengan
metode hand lay up dengan panjang
serat 20mm, 25mm dan 30mm dengan variasi serat 30%:70%, 40%:60% dan 50%:50% dengan orientasi serat 0�. Setelah spesimen selesai dibuat akan dilakukan curing time pada suhu 50�C selama 5 jam,
10 jam dan 15 jam. Spesimen uji tarik dibuat mengacu pada standar ASTM D638 dan
pengujian impak mengacu pada ISO 179. Kemudian patahan hasil uji tarik akan
dianalisa dengan SEM (Scanning Electron
Microscope). Variasi fraksi volume serat pada penelitian ini bertujuan
untuk mendapatkan hasil atau nilai yang bervariasi karena jumlah kandungan serat
dalam komposit merupakan hal yang menjadi perhatian khusus pada bahan komposit
berpenguat serat. Sedangkan pengujian mekanik dan topografi pada bertujuan
untuk mengetahui seberapa besar pengaruh serat karbon terhadap kekuatan
material komposit bermatriks polyester
BQTN 157.
Tujuan dalam penelitian ini adalah
untuk mengetahui sifat mekanik dan topografi komposit bermatriks polyester BQTN 157 berpenguat serat karbon
(carbon fibre) agar diperoleh komposit dengan karakter terbaik
berdasarkan persentase fraksi volume dan panjang serat.
Metode
Penelitian
Penelitian tentang
�Pengaruh Serat Karbon terhadap Sifat
Mekanik dan Topografi� pada Komposit
Bermatriks Polyester BQTN 157� ini dilakukan dalam dua
tahap pelaksanaan, yaitu tahap pembuatan sampel dan tahap pengujian sampel. Tahap pembuatan sampel meliputi proses
penguraian serat dari anyaman, pemotongan serat, pencetakan sampel sesuai
fraksi volume dan pengeringan sampel. Sedangkan tahap pengujian sampel meliputi
pengujian tarik, pengujian impak serta pengujian SEM.
a. Bahan Penelitan
Tahap awal dari
penelitian ini adalah menyiapkan alat dan bahan penelitian. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Serat Karbon/Karbon Fiber
Serat karbon/karbon fiber yang
digunakan berfungsi sebagai penguat pada material komposit (Malikussaleh & Tarik, 2017).
Gambar 1
Serat karbon
2. Resin Unsaturated Polyester
Resin berfungsi sebagai matriks dalam komposit (Huda, 2018). Jenis resin yang digunakan dapat dilihat pada gambar 2.
3. Katalis
Katalis yang digunakan adalah Methyle Ethyl Keton Peroxide (MEKP), berfungsi mempercepat pengerasan pada komposit.
4. Mold Realase/Wax Glasses
Mold Realase/Wax Glasses digunakan untuk melapisi antara cetakan dengan komposit, sehingga komposit mudah dilepaskan dari cetakan. Jenis Mold Realase yang digunakan seperti Gambar 4.
b. Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam pembuatan dan pengujian spesimen dalam penelitina ini antara lain:
�� �1. �Cetakan Komposit�
Cetakan digunakan untuk mencetak sampel uji sesuai dengan standar ISO 179 untuk uji impak dan standar ASTM D638 untuk uji tarik, sedangkan bahan dasar cetakan sendiri berbahan dari plat logam.
2. �Alat Uji Impak
Dilakukan untuk melakukan pengujian dan pengambilan data uji impak pada material komposit.
Gambar 6
Alat Uji Impact
3. Alat Uji Tarik
Dilakukan untuk melakukan pengujian dan pengambilan data uji tarik pada material komposit.
Gambar
7
Alat
Uji Tarik
4.
Alat Uji SEM
Digunakan untuk melihat dan mengamati struktur mikro pada material
komposit.
Gambar 8
Alat Uji SEM
c.
Spesimen Uji
Spesimen
uji yang dibuat sebagai media pengambilan data pada saat melakukan penelitian
adalah :
1.
Spesimen uji ASTM D638
Gambar
9
Spesimen
uji ASTM D638
2.
Spesimen uji ISO 179
Gambar 10
Spesimen Uji ISO 179
�����������
Pada tahap ini dibahas mengenai hasil penelitian tentang komposit polyester BQTN 157 yang diperkuat serat karbon dengan variasi fraksi volume dan panjang serat yang berbeda. Variasi fraksi volume serat yang digunakan antara lain 30%:70%, 40%:60% dan 50%:50% dengan panjang serat 20mm, 25mm dan 30mm dan arah orientasi serat 0�. Setelah spesimen selesai dibuat, dilakukan curing time pada suhu 50�C selama 5 jam, 10 jam dan 15 jam. Sedangkan untuk pengujian yang dilakukan ada tiga tahapan uji, yaitu pegujian kekuatan tarik, pengujian kekuatan impak dan pengujian SEM (Scanning Electron Microscopy). Data yang diperoleh kemudian diolah sehingga didapatkan nilai yang optimum.
1. Tahap Running Respons Surface Methodology (RSM)
Dalam penelitian ini akan digunakan variabel uji 3 faktor, maka sesuai rule of ��thumb RSM, maka akan dilakukan penentuan batas atas dan batas bawah variabel uji dengan 20 kali pengujian menggunakan software Design Expert 9. Nilai batas atas dan batas bawah berdasarkan perhitungan menggunakan software Design Expert 9 dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1
Nilai Batas Atas dan Batas Bawah Variabel Uji
|
No. |
Kode |
Variabel |
-1 |
0 |
+1 |
|
1. |
A |
Panjang serat (mm) |
16,59 |
25 |
33,41 |
|
2. |
B |
Presentase serat (%) |
23,18 |
40 |
56,82 |
|
3. |
C |
Curing time (Jam) |
1,59 |
10 |
18,41 |
Sumber : Software
Design Expert 9
Level nol (0) merupakan batas
tengah dari variabel uji dan
sebagai acuan untuk
menentukan batas bawah -1 level dan batas atas +1 level. Dengan
ini kita dapat menentukan nilai aktifitas terbaik
pengujian yang dilakukan. Software Design Expert 9 akan memberikan berbagai macam bentuk analisis
berdasarkan data hasil pengujian, sehingga kita dapat
menyimpulkan titik mana yang terbaik dan optimum dari suatu proses.
2. Perbandingan Rasio Volume Matriks dan Serat
Adapun data yang didapat untuk perhitungan spesimen uji tarik yaitu
volume cetakan = 9,67 cm
,
berat jenis resin = 1,215� g/cm
�(Savetlana, Andriyanto, 2012), berat jenis
katalis = 1,17 g/cm3 (Parnata et al., 2019). Sedangkan serat karbon mempunyai berat jenis
yang tinggi yaitu sebesar 1,6 g/cm3 (Mulyo et al., 2020). Setelah didapatkan data, selanjutnya dilakukan perhitungan manual untuk mengetahui perbandingan berat antara serat dan matriks serta katalis.
Tabel 2
Hasil Perhitungan
Rasio Volume untuk Spesimen Uji Tarik
|
Rasio Volume Matriks
dan Serat (%) |
Berat Serat (g) |
Berat Resin (g) |
Berat Katalis (g) |
|
23,18 : 76,82 |
3,63 |
9,12 |
0,57 |
|
30 : 70 |
4,50 |
0,83 |
0,57 |
|
40 : 60 |
6,26 |
0,71 |
0,57 |
|
50 : 50 |
7,82 |
0,59 |
0,57 |
|
56,82 : 43,18 |
8,90 |
0,51 |
0,57 |
Sumber : data diolah
Sedangkan untuk perhitungan
spesimen uji impak, berat jenis resin dan berat jenis
serat karbon sama dengan perhitungan spesimen uji
tarik, yang membedakan hanyalah volume cetakan= 3,2 cm.
Selanjutnya
dilakukan perhitungan
perbandingan berat antara serat dan matriks serta katalis dengan hasil perhitungan seperti yang tertera pada tabel
3.
Tabel 3
Hasil Perhitungan
Rasio Volume untuk Spesimen Uji Impak
|
Rasio Volume Matriks
dan Serat (%) |
Berat Serat (g) |
Berat Resin (g) |
Berat Katalis (g) |
|
23,18 : 76,82 |
1,15 |
0,29 |
0,18 |
|
30 : 70 |
1,50 |
0,26 |
0,18 |
|
40 : 60 |
2,00 |
0,22 |
0,18 |
|
50 : 50 |
2,50 |
0,18 |
0,18 |
|
56,82 : 43,18 |
2,83 |
0,16 |
0,18 |
Sumber : data diolah
3. Pembuatan Spesimen Uji
Setelah didapatkan perhitungan rasio volume untuk spesimen uji maka
selanjutnya dilakukan proses pembuatan spesimen dengan cara mencampurkan
langsung serat karbon dengan resin didalam cetakan secara merata sesuai fraksi
volume dan panjang serat yang telah ditentukan sebelumnya. Namun sebelum
dilakukan pembuatan material spesimen terlebih dahulu dipersiapkan alat dan
bahan yang akan digunakan, seperti serat karbon, resin BQTN 157, katalis dan wax glass.
4. Pengujian Tarik Spesimen
Tujuan dilakukannya pengujian tarik yaitu untuk
mendapatkan nilai tegangan tarik dari bahan uji. Pengujian tarik digunakan
untuk menguji kekuatan bahan komposit dengan cara memberikan beban gaya yang
sesumbu (Alamsyah,
2020). Spesimen bahan uji dalam penelitian ini yaitu
berasal dari serat karbon dan polyester BTQN
157 sebagai matriksnya, kedua bahan tersebut digunakan untuk melakukan eksperimen
berupa material komposit berpenguat serat karbon. Pengujian mengacu pada standar uji tarik ASTM D-638.
Gambar 11
Proses
Uji Tarik
Setelah dilakukan pengujian spesimen,
maka didapatkan nilai uji tarik yang dibuatkan dalam grafik untuk melihat
kekuatan tarik tertinggi hingga terendah, seperti pada gambar 12.
�� ����������
Gambar 12
Grafik Kekuatan Tarik
Dari tabel dan grafik hasil kekuatan tarik yang
ditampilkan, kekuatan paling rendah ditunjukkan pada fraksi volume serat 23,18% dengan panjang serat 25mm, yaitu sebesar 58
Mpa. Kemudian meningkat seiring bertambahnya fraksi volume serat dan mencapai
nilai tertinggi pada fraksi volume serat 40% dengan panjang serat 33,41, yaitu sebesar 135 Mpa.
5.
Permukaan Respon Kekuatan Tarik
Pada permukaan
respon uji
tarik dapat disimpulkan bahwa untuk panjang serat dan presentase serat sangat mempengaruhi hasil dari kekuatan tarik. Pengaruh curing
time terhadap
kekuatan tarik tidak
begitu signifikan. Pertambahan
kekuatan seiring bertambahnya fraksi presentase dan panjang serat disebabkan
karena serat merupakan unsur yang berfungsi sebagai penahan beban sehingga
semakin banyak kandungan serat dalam komposit akan berpotensi memberikan
dukungan yang lebih pada komposit untuk menahan beban. Semakin tinggi fraksi
volume serat maka tegangan tarik dan kekuatan tarik material komposit semakin
meningkat. Kemudian panjang dari serat juga berpengaruh terhadap kekuatan tarik
material komposit, karena semakin spanjang serat maka distribusi gaya akan
lebih merata yang membuat nilai kekuatan komposit lebih tinggi jika
dibandingkan dengan serat pendek.
Sehingga dapat
disimpulkan bahwa besarnya nilai persentase dan panjang serat memberikan dampak yang besar terhadap
perubahan nilai kekuatan tarik. Sedangkan
semakin besarnya nilai curing time yang digunakan justru menunjukan penurunan nilai kekuatan tarik. Hal ini desebabkan karena perlakuan panas pada
spesimen dengan waktu yang panjang justru akan membuat spesimen menjadi rapuh
yang membuat kekuatan dari spesimen tersebut menurun.
6. Analisis Variansi
Kekuatan Tarik (MPa)
Berikut analisis variansi untuk kekuatan tarik
material komposit serat karbon menggunakan perangkat lunak Desain Expert 9.0.
Gambar
13
Analisis Variansi Kekuatan Tarik
Berdasarkan gambar 13 nilai FModel = 4,75 menunjukkan model
tersebut signifikan, yang didapat pada tingkat signifikan sebesar 1,48% dari
nilai p (0.0148)
memberikan nilai signifikan terhadap model yang ada.
Sedangkan nilai "Lack of Fit
F-value" sebesar 0,44 yang dapat diartikan bahwa Lack of Fit tidak memberikan pengaruh (not signifikan) sehingga persamaan regresi model matematika dengan model linear yang
digunakan dapat diterima.
7. Pengujian Impak Spesimen
Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui besarnya kekuatan impak/ketangguhan
bahan komposit terhadap beban kejut (Handoyo,
2013). Prinsip dari pengujian impak ini yaitu dengan cara
memberikan pembebanan secara tiba-tiba pada benda uji yang akan diuji secara
static hingga terjadi perpatahan, sehingga diketahui nilai
�impak dari suatu
bahan (Alfan,
2016).
Gambar 14
Proses Uji Impak
Harga impak (HI) suatu material� yang diuji dengan metode Charpy adalah :
HI = 
�
�(Joule/mm2)
Berdasarkan hasil dari
pengujian impak diperoleh kekuatan impak dari masing-masing fraksi volume dan
panjang serat. Adapun data hasil pengujian untuk kekuatan impak dapat dilihat
pada gambar 15.
Gambar 15
Grafik Harga Uji Impak
Berdasarkan hasil yang ditunjukkan grafik
diatas menunjukkan nilai kekuatan impak maksimum yaitu
208,25 Kj/m� pada volume serat 56,82%
dengan panjang serat 25mm dan curing time
selama 10 jam. Sedangkan nilai terendah terdapat pada fraksi volume serat
30% dan panjang serat 30mm dengan nilai uji sebesar 51,5 Kj/m2.
8.
Permukaan Respon Kekuatan Impak
Pada permukaan respon uji impak dapat disimpulkan bahwa kekuatan uji
impak lebih cenderung dipengaruhi oleh panjang serat dan presentase dari serat karbon.
Sedangkan untuk perlakuan curing time justru
tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kekuatan impak material
komposit serat karbon. Dapat disimpulkan dari grafik diatas bahwa semakin
tinggi nilai presentase dan panjang serat maka akan semakin tinggi kekuatan
impak yang dimiliki oleh material komposit serat karbon. Sama halnya dengan
spesimen uji tarik, dimana presentase dan panjang serat memegang peranan
penting terhadap kekuatan komposit, hal ini disebabkan dengan banyaknya
kandungan serat karbon dalan satu spesimen akan membuat struktur pada spesimen
terebut menjadi lebih kuat serta diiringi dengan panjang serat yang membuat
spesimen lebih ulet dan tidak mudah patah ketika diberikan beban kejut, tentu saja dalam hal ini diimbangi dengan
percampuran/penggabungan antara serat dan resin harus merata. Untuk curing time sendiri pada grafik terlihat
tidak menunjukan nilai peningkatan yang signifikan bahkan justru cenderung
menurun, hal ini disebabkan lamanya proses perlakuan panas / curing time justru akan menurunkan
kekuatan dari spesimen komposit itu sendiri.
9. Analisis Variansi
Kekuatan Impak
Berikut analisis variansi untuk kekuatan impak
material komposit serat karbon menggunakan perangkat lunak Desain Expert 9.0 dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4
|
Response |
2 |
Uji impak |
|
|
|
|
|
Transform: |
Natural log |
Constant: |
0 |
|
|
|
|
ANOVA
for Response Surface Quadratic Model |
||||||
|
Analysis
of variance table [Partial sum of squares - Type III] |
||||||
|
Sum of |
Mean |
F |
p-value |
|
||
|
Source |
Squares |
df |
Square |
Value |
Prob
> F |
|
|
Model |
2.66 |
9 |
0.30 |
16.47 |
<
0.0001 |
significant |
|
A-Panjang Serat |
0.81 |
1 |
0.81 |
45.13 |
<
0.0001 |
|
|
�BPersentase Serat |
1.32 |
1 |
1.32 |
73.53 |
<
0.0001 |
|
|
�C-Curring
Time |
0.016 |
1 |
0.016 |
0.86 |
0.3746 |
|
|
�AB |
0.33 |
1 |
0.33 |
18.37 |
0.0016 |
|
|
�AC |
0.015 |
1 |
0.015 |
0.82 |
0.3866 |
|
|
�BC |
1,61E+00 |
1 |
1,61E+00 |
0.089 |
0.7710 |
|
|
�A^2 |
0.078 |
1 |
0.078 |
4.31 |
0.0645 |
|
|
�B^2 |
0.052 |
1 |
0.052 |
2.88 |
0.1203 |
|
|
�C^2 |
0.024 |
1 |
0.024 |
1.33 |
0.2759 |
|
|
Residual |
0.18 |
10 |
0.018 |
|||
|
Lack
of Fit |
0.14 |
5 |
0.028 |
3.71 |
0.0881 |
not
significant |
|
Pure
Error |
0.038 |
5 |
7,62E+00 |
|||
|
Cor
Total |
1.03 |
19 |
||||
Analisis Variasi Kekuatan Impak
Sumber : Software
Design Expert 9
Berdasarkan Tabel Anova diatas terlihat nilai
F hitung FModel =
16,47 yang didapat pada tingkat signifikan sebesar 0,01 atau 1% dan nilai p
(0,0001) memberikan nilai signifikan terhadap model yang ada. Sedangkan Lack of Fit yang terjadi sebesar 0,0881
dan tidak memberikan pengaruh (not
signifikan) sehingga persamaan regresi model matematika dengan bentuk
quadratik yang digunakan dapat diterima.
10.
Pengamatan Struktur Mikro dengan SEM
Uji Scanning Electron
Microscopy (SEM) dilakukan untuk melihat permukan patahan komposit dan juga
untuk melihat struktur antara serat dengan matrik. Sampel yang digunakan untuk
uji SEM adalah sampel dengan kekuatan tertinggi dan terendah dari sampel uji
tarik dan uji impak. Untuk uji tarik kekuatan paling rendah ditunjukkan pada fraksi
volume serat 23,18%
sebesar 58Mpa, sedangkan nilai tertinggi terdapat pada fraksi volume serat 40%
yaitu sebesar 135 Mpa. Pada uji impak nilai tertinggi
sebesar 208,25 Kj/m� pada volume
serat 56,82%, sedangkan nilai terendah terdapat pada fraksi volume serat 30%
dengan nilai uji sebesar 51,5 Kj/m2. Hasil uji SEM dapat dilihat pada gambar 16 sampai dengan gambar 19.
Jarak serat Tidak ada serat kkkkk202120212021
.
Gambar 16
Hasil Uji SEM
Spesimen Uji Tarik Terendah (Perbesaran 500 kali)
Serat rapat
Gambar 17
Hasil Uji SEM
Spesimen Uji Tarik Tertinggi (Perbesaran 500 kali)
Rongga Tidak ada serat Gambar
4.13 Hasil Uji SEM Spesimen Uji Tarik Tertinggi dengan Perbesaran 500 kali Gambar
4.13 Hasil Uji SEM Spesimen Uji Tarik Tertinggi dengan Perbesaran 500 kali kkkkk202120212021
Gambar 18
Hasil Uji SEM
Spesimen Uji Impak Terendah (Perbesaran 500 kali)
Serat rapat Gambar
4.13 Hasil Uji SEM Spesimen Uji Tarik Tertinggi dengan Perbesaran 500 kali Gambar
4.13 Hasil Uji SEM Spesimen Uji Tarik Tertinggi dengan Perbesaran 500 kali kkkkk202120212021
Gambar 19
Hasil Uji SEM
Spesimen Uji Impak Tertinggi (Perbesaran 500 kali)
Pada hasil SEM terlihat bahwa spesimen uji
dengan nilai terendah memiliki jumlah serat lebih sedikit, dimana komposit
lebih banyak didominasi oleh matrik, sedangkan spesimen uji dengan nilai
tertinggi memiliki jumlah serat lebih banyak yang menyebar keseluruh bagian
komposit. Jumlah serat inilah yang mempengaruhi kekuatan komposit. Dari hasil
foto SEM spesimen uji nilai terendah distribusi serat pada komposit kurang
merata, jarak antara serat dan serat lainnya didalam komposit tidak sama serta terlihat
masih ada rongga yang terbentuk antara serat dengan matrik. Semakin kecil
rongga yang terbentuk maka menunjukkan semakin baik ikatan yang terjadi antara
serat dengan matrik, begitu pula sebaliknya semakin besar rongga yang terbentuk
maka menunjukkan ikatan yang kurang baik antara serat dengan matrik. Hal ini
menyebabkan nilai kekuatan disetiap komposit berbeda. Pada Gambar 12 dan Gambar
14 dapat diketahui terdapat rongga yang terbentuk. Ukuran rongga dalam satu
sampel berbeda-beda, hal ini menunjukan sampel tidak homogen. Sedangkan pada
gambar 13 dan 15 hanya sedikit celah atau rongga yang terlihat sehingga dapat
dipastikan pada spesimen tersebut mengandung jumlah serat yang tinggi dan
tersebar dan tercapur secara merata dengan matriks didalam cetakan, hal inilah
yang membuat spesimen tersebut memliki kekuatan lebih tinggi.�� �
Berdasarkan analisa dan perhitungan
data yang diperoleh dari hasil pengujian tentang pengaruh serat karbon terhadap sifat mekanik dan topografi� pada komposit bermatriks polyester BQTN 157 maka dapat diambil kesimpulan
bahwa variasi fraksi volume dan panjang serat karbon dapat mempengaruhi sifat
mekanik dari komposit polyester
berpenguat serat karbon. Kekuatan komposit naik seiring bertambahnya
fraksi volume maupun panjang serat. Kekuatan tarik tertinggi komposit polyester
dengan penguat serat karbon terdapat pada fraksi volume serat 40% dengan
panjang serat 33,41mm yaitu sebesar 135 MPa dan kekuatan impak maksimum
dimiliki oleh komposit dengan fraksi volume serat 56,82% dan panjang serat 25mm
yaitu sebesar 208,25 Mpa.
Dari analisa SEM kekuatan material
komposit dipengaruhi oleh kerapatan antara serat karbon dengan matriks.
Ketidakrapatan menyebabkan adanya rongga (void)
yang terbentuk antara serat dengan matriks. Semakin kecil rongga yang terbentuk
maka menunjukkan semakin baik ikatan yang terjadi antara serat dengan matrik
yang dibuktikan dengan kekuatan dari spesimen yang tinggi, begitu pula sebaliknya
semakin besar rongga yang terbentuk maka menunjukkan ikatan yang kurang baik
antara serat dengan matrik yang dibuktikan dengan kekuatan dari spesimen yang
rendah. Hal ini menyebabkan nilai kekuatan disetiap komposit berbeda.
BIBLIOGRAFI
Alfan, M. L. (2016). Analisa Uji
Impak Charpy Dengan Pendulum Yang Dipasang Sensor Strain Gauge. November,
1�5.Google Scholar
Bakir, B., & Hashem, H. (2013). Effect
of Fiber Orientation for Fiber Glass Reinforced Composite Material on Mechanical
Properties. 1(5), 341�345.Google Scholar
Dieter, M. (1988). Program Studi Teknik
Mesin , Universitas Islam 45 Bekasi Email : [email protected]. Google Scholar
Inovasi, J., Dan, S., Kelautan, T., &
Kapal, B. P. (2020). Zona laut. I(2), 26�32.
Ke, P. S. (2017). memiliki kekuatan
lelah (. 599�604.
Malikussaleh, U., & Tarik, U. (2017). Uji
Mekanik Komposit Berpenguat Serat Pandan Duri dan Resin. 2(November),
63�72. Google Scholar
Mulyo, S., Respati, B., Katsir, I., &
Dzulfikar, M. (2020). Body Mobil dengan Komposit Matriks Fiber
Carbon-Honeycomb dan Penguat Resin Lycal. 17(2), 29�33.
https://doi.org/10.9744/jtm.17.2.29 Google Scholar
Nurhidayah, N. (2016). Pengaruh Variasi
Fraksi Volume Serat Daun Lontar (Borassus flabelifer) Terhadap Sifat Fisik Dan
Sifat Mekanik Komposit Polyester Skripsi Ninis Nurhidayah Program Studi S-1
Fisika Departemen Fisika Universitas Airlangga Surabaya. Google Scholar
Parnata, I. M., Istri, C., Kusuma, P.,
Parwata, I. M., Studi, P., Mesin, T., Udayana, U., Bukit, K., & Bali, J.
(2019). Pengaruh Variasi Persentase Hardener MEKPO Terhadap Kekuatan Bending
Dan Densitas Pada Bioresin Getah Pinus ( Pinus Merkusii ). 8(1), 432�436.
Pengaruh parameter proses manufaktur
terhadap karakteristik komposit berpenguat serat karbon/. (2019).Goggle Scholar
Pramono, A. E. (2012). UNIVERSITAS
INDONESIA Karakteristik Komposit Karbon-Karbon Berbasis Limbah Organik Hasil
Proses Tekan Panas DISERTASI. Google Scholar
Savetlana, S., Andriyanto, A., Mesin, J.
T., & Lampung, U. (2012). Sifat-sifat Mekanik Komposit Serat
TKKS-Poliester. 3(0721), 45�50.Google Scholar
Umam, A. F. (n.d.). S tudi Fraksi Volume
Serat Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Polyester Berpenguat Serat Karbon Studi
Fraksi Volume Serat Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Polyester Berpenguat Serat
Karbon Abstrak. 67�72. Google Scholar
Umam, K. (2019). Manajemen Perbankan
Syariah. Google Scholar
Variasi, P., Serat, V., Pisang, P.,
Kekuatan, P., Komposit, I., & Akhir, T. (2018). NIM : REISYA NUR
HUDA.Google Scholar
Widiartha, I. G., & Sari, N. H. (2012).
Study Kekuatan Bending Dan Struktur Mikro Komposit Polyethylene Yang
Diperkuat Oleh Hybrid Serat Sisal Dan Karung Goni. 2(2), 92�99.Google Scholar
|
Copyright holder: Dedhe Jumriladin Putra Susila,
Yuliyanto dan Masdani (2021) |
|
First publication right: |
|
This article is licensed under:
|
