BAB III. PENELITIAN
3. Bahan Tambahan
Bahan tambahan atau katalis merupakan bahan yang berfungsi
sebagai pemicu (inhihitor) yang berfungsi untuk memulai dan
mempersingkat reaksi pengeringan pada temperatur ruang. Kelebihan katalis
akan menimbulkan panas saaat proses pengeringan dan hal ini bisa merusak
produk biola pencampuranya dalam resin terlalu banyak atau tidak sesuai
takaran. Katalis yang bereaksi dengan resin akan memberikan reaksi berupa
panas.
Pigmen atau pasta pewarna hanya digunakan pada akhir proses,
apabila pasta pewarna ini harus digunakan pada produksi maka harus dipakai
bahan yang sesuai karena bahan ini dapat mempengaruhi proses pengeringan
resin.
Untuk menghindari lengketnya produk komposit dengan cetakannya,
dilakukan. Relase agent yang bisa digunakan beupa waxes (semir), mirror
glass, polyvinils alcohol, firm forming, oli, dan sebagainya
Selain bahan bahan diatas masih banyak lagi bahan bahan tambahan
yang dapat diaplikasikan sebagai penambah kemampuan terhadap suhu
tinggi, tahan aus dan sebagainya.
5 Fraksi Volume
Fraksi volume (%) adalah aturan perbandingan untuk pencampuran
volume serat/ serbuk dan volume matrik bahan pembentuk komposit terhadap
volume total komposit. Biasanya penggunaan istilah fraksi volume mengacu pada
jumlah prosentase (%) volume bahan penguat atau reinforcement yang kita
gunakan dalam proses pembuatan komposit.
Perhitungan untuk menentukan fraksi volume campuran komposit:
Keterangan :
Vcomposite = 100% volume total komposit
Vreinforcement = % volume serat/partikel
Vmatrik = % volume matrik/resin
V catalis = % volume katalis (hardener)
Pada komposit yang menggunakan matrik epoksi, pencampuran resin dan katalis
(hardener) menggunakan perbadingan 1 : 1 volume keduanya.
6. Mekanika Komposit
Sifat mekanik bahan komposit berbeda dengan bahan konvensional biasa.
Tidak seperti bahan teknik lainya yang pada umumnya bersifat homogen
isotropik. Bahan komposit cenderung bersifat hetrogen anisotropik atau berbeda
beda tiap titiknya. Ini terjadi karena bahan komposit tersusun atas dua atau lebih
material yang mempunyai sifat mekanis yang berbeda juga. Sifat mekanis bahan
komposit merupakan fungsi dari :
a) Sifat mekanis komponen penyusunnya.
b) Geometri susunan masing masing komponen
c) Inter fasa antar komponen
Mekanika komposit dapat dianalisi dari dua sudut pandang yaitu dengan
analisa mikro dan analisa makro mekanik. Dimana analisa mikro bahan komposit
dengan memperlihatkan sifat sifat mekanik bahan penyusun dan hubungan antara
komponen penyusunya dengan sifat sifat akhir dari komposit yang dihasilkan.
Sedangkan analisis makro mekanis memperlihatkan sifat sifat bahan komposit
secara umum tanpa memperlihatkan sifat maupun hubungan antara komponen
penyusunya (Jones, 1975: 11)
6. 1. Koefisien gesek
Gaya gesekan ini terjadi jika dua buah benda bergesekan, yaitu
permukaan kedua benda bersinggungan. Mekanika terjadinya gesakan adalah
sewaktu benda yang satu bergerak terhadap benda yang lain. Benda yang satu
dan dengan arah berlawanan terhadap gerak benda yang lain. gaya gaya
gesekan akan selalu melawan gerakan yang terjadi. Bahkan dua benda
bersinggungan yang diam atau relatif tidak bergerak juga mengalami gaya
gesek.
Gaya gesekan yang terjadi antara dua permukaan benda yang berada
dalam keadaan relatif diam satu dengan yang lainya disebut gaya gesek statik.
Gaya gesekan statik fs dihubungkan dengan gaya normal (N) yang bekerja
pada benda itu. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada mekanisme gesekan
dalam gambar dibawah ini. (Sutrisno,1981:48)
Gambar 5 : Mekanisme gesekan.
Jika benda mempunyai massa barada pada sebuah bidang horisontal, maka
bidang tersebut akan memberikan gaya reaksi. Gaya reaksi tersebut
dinamakan gaya normal (N) yang arahnya tegak lurus keatas. Apabila benda
yang mempunyai massa itu di beri gaya gerak (Fa), maka akan ada gaya yang
melawan gerak tersebut. Gaya yang melawan gerak itu dinamakan gaya gesek
(fs) arahnya berlawanan dengan arah gaya gerak. Apabila benda tersebut
diberi gaya gerak, maka: massa N = m . g
fs = µs.N ....(2)
Jika benda diam : Fs< fs
Jika benda sesaat bergerak : F ≥ fs
Jika benda bergerak: f = µk N
Ket:
µs > µk
µs = koefisian gesek statis
µk = koefisien gesek kinetik
6. 2. Uji Keausan
Uji keausan adalah suatu pengujian yang dilakukan unuk mengetahui
angka laju ketahanan aus (pengurangan berat dan dimensi) suatu bahan
terhadap pengaruh gesekan dari benda atau material lain.
Keausan menerima pengaruh yang besar dan dan rumit dari laju
pergerakan relatif dan tekanan bidang kontak. Keausan komulatif antara
permukaan halus pada tekanan tetap akan menghasilkan harga maksimum
pada laju pergerakan relatif tertentu. Makin besar kontak makin besar juga
harga maksimum itu.
Keausan korosi bisa disebabkan juga oleh zat kimia dan proses
elektrokimia dari bahan pelumas dan juga ada keausan flet yang menyebabkan
kerontokan oleh retakan lelah lokal karena tegangan yang berulang ulang dari
persentuhan atau kontak yang tegangannya lebih tinggi dari batas elastisnya.
Goresan karena bahan yang keras menyebabkan permukaan kasar,
campuran debu memberikan fenomena abrasi disebut keausan goresan atau
keausan permukaan licin. abrasi antara bidang bisa menyebabkan temperatur
naik karena gesekan yang berulang dan pada akhirnya akan terkikis dan habis.
Mekanisme gesekan pada bahan polimer sangat berbeda dengan
mekanisme logam. Pada logam, koefisien gesekan hampir konstan tidak
terhitung beban luas bidang kontak laju gesekan. Tetapi pada polimer
koefisien gesekan tergantung beban yang bekerja, bidang kontak, dan waktu
kontak. Umumnya cenderung berkurang kalau beban bertambah, karena bahan
menunjukan kelakuan tengah tengah antara deformasi elastik dan deformasi
plastis. (Surdia, 1995:188)
Laju keausan spesifik merupakan angka ketahanan aus sebuah meterial
bila dikenakan gesekan yang berulang dengan beban dan waktu gesekan yang
berubah ubah. Laju keausan spesifik dapat digunakann untuk memprediksi
keausan (pengurangan berat dan dimensi) yang akan terjadi bila sebuah
material mendepatkan gesekan. Skema penggerusan benda uji oleh piringan
penggerus dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 6 : Mekanisme penggerusan benda uji Benda uji
Persamaan untuk menghitung laju keausan spesifik sebuah material yang diuji keausan adalah: o 8.r.Po. 3 B. s w l bo = (mm2/kg) Keterangan:
Ws = laju keausan spesifik (mm2/kg)
B = tebal penggerus (mm)
bo = panjang tergerus (mm)
r = jari jari penggerus (mm)
Po = beban penggerusan (kg)
ℓo = panjang penggerusan (mm)
6. 3 . Uji Tarik
Uji tarik merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui
seberapa besar material dapat menerima tegangan atau pembebanan dan juga
seberapa besar pertambahan panjang (elongatioan) yang terjadi.(Horrath. L,
1995: hal 292)
Awal mulanya pengujian ini dilakukan sebagai perhitungan untuk
mengetahui sebaerapa besar kekuatan bahan dalam menerima pembebanan
yang akan akan digunakan perancangan suatu konstruksi baik permesinan atau
bangunan. Dengan adanya pengujian ini, maka penggunan material yang akan ...( 4 )
digunakan akan lebih dan tepat dan juga tidak menimbulkan kerusakan
ataupun kelebihan material dalam suatu konstruksi permesinan dan banguan.
Perhitungan yang dapat digunakan untuk mengetahui tarikan (stress) yang
dialami material dapat dihitung dengan persamaan:
σ= stress atau tegangan (kg/mm2) F = pembebanan maksimal (kg)
A = luas penampang awal: lebar x tebal (mm2)
Dari pengujian tarik ini juga akan didapatkan banyak properti
mekanika kekuatan bahan terhadap tarikan. Properti ini juga sangat berguna
dalam perhitungan untuk merancang konstruksi permesinan dan banagunan.
Properti tersebut adalah:
a) Tegangan normal
b) Tegangan plastis material
c) Tegangan elastis material
d) Tegangan maksimum material menerima baban
e) Tegangan patah (hancur) bahan dalam menerima bahan.
0
A
F
maks=
6. 4. Uji Impak
Uji impak merupakan pengujian yang dilakukan untuk menentukan
nilai keuletan (toughnees) suatu material bila mendapatkan pembebanan kejut
atau pembebanan secara tiba tiba. Selain itu juga untuk menentukan
perpindahan energi yang terjadi dan juga penyerpan energi oleh material
akibat pembebanan kejut.
Energi kejut yang dapat diserap material dari pengujian impact dapat berupa
(Horrath,1995:hal 359);
• Deformasi plastis material
• Deformasi elastis material
• Efek histeris material
• Kehancuran material
Pengujian impak yang dilakukan menggunakan alat uji impak charpy.
Prinsip dasar dari pengujian ini adalah dengan mengayunkan beban
(pendulum) yang dikenakan pada benda uji. Energi yang yang diperlukan
untuk mematahkan spesimen dihitung langsung dari perbedaan energi
potensial pendulum pada awal dijatuhkan dan akhir setelah menabrak
sepesimen.
Persamaan yang dapat digunakan untuk uji impak Charpy:
tenaga patah :
...( 6 ) Tenaga patah = G . R . (cos β – cos α ) joule
Sedangkan harga keuletan material yang diuji merupakan
perbandingan dari energi yang diperlukan untuk mematahkan material yang
diuji dengan dimensi luasan patahan akibat pengujian ini. Material yang
mempunyai keuletan atau keliatan yang baik biasanya bentuk patahnnya akan
menyerong terhadap arah tumbukan. Selain itu sudut yang akan terbentuk
dalam pengujian impak akan besar :
) (joule/mm patahan penampang luas patah tenaga keuletan harga = 2 ... ( 7 ) Keterangan :
G = berat pendulum x gravitasi (N)
R = radius pendulum (m)
α = sudut ayunan awal sebelum menabrak benda uji β = sudut ayunan akhir setelah menabrak benda uji
BAB III
PENELITIAN
1. Skema Jalanya Penelitian
Untuk memudahkan penelitian agar terencana, maka dibuat skema jalanya
penelitian. Berikut alur skema jalannya penelitian.
PENGADAAN BAHAN Resin epoxy Ampas tebu Pembuatan arang: • Pembakaran arang • Penghalusan arang • Penyaringan arang Pembuatan cetakan Pembuatan komposit
• Pencampuran serbuk arang dengan resin epoksi
• Pencetakan serbuk arang dengan matrik
• Pencetakan dengan variasi volume 50%, 60% & 70%
• Menyiapkan kampas rem Penelitian :
• Uji koefisien gesek
• Uji keausan
• Uji tarik
• Uji impak
• Pengambilan foto pengujian Hasil pengujian & data pengujian
Studi pustaka Kesimpulan
2. Persiapan Bahan 2. 1. Partikel
Pada penelitian komposit partikel ini, material partikel yang
digunakan sebagai bahan penguat (reinforcement) adalah ampas tebu yang
dibuat arang. Ampas tebu ini didapatkan dari sisa penggilingan pabrik gula
PT. Madu Baru-Madukismo, Yogyakarta.
Gambar 8 : Tanaman tebu
Tanaman tebu: tanaman tebu yang berasal dari perkebunan tebu milik
pemerintah atau milik swasta merupakan sumber bahan baku utama yang
dibutuhkan pabrik gula untuk menghasilkan gula.
Gambar 9 : Ampas tebu
Ampas tebu: sisa penggilingan dari batang tanaman tebu yang sudah
diambil sari tebunya diolah untuk menjadi gula pasir. Amapas tebu biasanya
hanya digunakan sebagai bahan bakar boiler, oleh karena itu penulis berusaha
Gambar 10 : Serbuk arang ampas tebu
Partikel arang ampas tebu: ampas tebu sisa penggilingan dioven
dan kemudian disaring menggunakan alat penyaring. Selanjutnya digunakan
untuk bahan penguat (reinforcement) untuk komposit partikel.
Proses pembuatan serbuk arang ampas tebu
• Ampas tebu sisa penggilingan dicuci dengan air, kemudian dijemur dibawah sinar matahari sampai kering.
• Ampas tebu yang sudah kering dimasukan kedalam wadah kaleng dan ditutup rapat, kemudian dioven dengan cara dimasukan kedalam wadah
kaleng yang tertutup rapat selanjutnya dioven dengan bertemperatur
3000C selama 100 menit.
• Setelah 100 menit, kaleng dikeluarkan dari oven dan didinginkan. Selama proses pendinginan tidak membuka penutup kaleng, supaya
arang tidak terbakar dan tidak menjadi abu.
• Setelah dingin, arang ampas tebu digerus dalam kaleng sampai lembut.
• Arang yang sudah lembut kemudian disaring agar terpisah dari partikel kasar.
Setelah arang dari ampas tebu sudah siap untuk digunakan sebagai bahan
tersebut. Nilai densitas arang ini dibutuhkan untuk melakukan perhitungan
perbandingan fraksi volume dalam proses pembuatan komposit. Berikut
langkah langkah dalam mencari nilai densitas arang:
Menyiapkan gelas ukur volume dan timbangan digital.
Gelas ukur diisi dengan air sampai volume tertentu dan menimbang arang ampas tebu.
Volume air dan massa dari arang ampas tebu dicatat.
Arang ampas tebu dicampur kedalam air dalam gelas ukur.
Volume dari campuran air dan arang diukur dan dicatat. Selanjutnya melakukan perhitungan sebagai berikut:
Dengan metode seperti diatas, dilakukan percobaan sebanyak empat kali dan
diperoleh data rata rata sebagai berikut:
Vair : 10 ml
Vair + arang : 14.3 ml
Varang : 4.3 ml
marang : 2.0 gram
Setelah volume arang dan massa arang sudah kita dapatkan, maka dapat
mencari nilai densitas arang tersebut dengan persamaan:
arang arang arang V m = ρ (g/mm3) ...(pers. 8) 2 3
0.46 /
3
.
4
0
.
2
mm
gr
mm
gram
arang= =
ρ
Dari hasil percobaan yang penulis sudah lakukan untuk mencari nilai densiti
dari arang ampas tebu, maka didapat nilai
ρ
arang = 0.46 g/mm32. 2. Matrik
matrik yang digunakan sebagai bahan pengikat dalam penelitian
komposit partikel ini adalah resin epoksi. Resin ini didistribusikan oleh PT.
Justus Kimia Raya – Semarang, mempunyai ciri ciri kental dan berwarna
putih bening. Resin epoksi juga disertai katalis atau sering disebut hardener.
Perbadingan pencampuran resin dengan hardener adalah 1 : 1
2. 3. Bahan Tambahan
Dalam proses pembuatan atau pencetakan komposit biasanya akan
menyebabkan lengketnya produk dengan cetakan, maka untuk mengatasinya
digunakan release agent. Bahan tambahan release agent ini berfungsi untuk
mencegah kelengketan produk dengan cetakan pada saat proses pembuatan.
menggunakannya dengan cara mengolesi atau melapisi cetakan dengan
release agent sebelum proses pembuatan komposit. Dengan cara ini akan
memudahkan saat melepasan produk dengan cetakan. Release agent atau zat
pelapis yang digunakan adalah MAA yang biasa digunakan untuk memoles
atau menghaluskan permukaan lantai dan batu.