Uji Impak

BAB 2 DASAR TEORI

2.8 Uji Impak

Uji impak merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui kekuatan, kekerasan, serta keuletan material. Pengujian impak merupakan suatu upaya untuk mensimulasikan kondisi material yang sering ditemui dalam transpotasi maupun perlengkapan konstruksi dimana beban tidak selamanya terjadi secara perlahan-lahan melainkan bisa saja secara tiba-tiba (beban kejut). Prinsip dasar pada pengujian ini adalah ayunan beban yang dikenakan pada benda uji, energi yang diperlukan untuk mematahkan benda uji dihitung langsung dari perbedaan energi potensial pendulum pada awal dan akhir (setelah menabrak benda uji) untuk memastikan titik bagian yang patah perlu dibuatkan takikan pada benda uji. Benda uji yang digunakan berbentuk persegi panjang dengan panjang 64 mm dan takikan 2 mm serta sudut takikan 45º. Setelah mendapatkan pukulan maka benda uji akan patah, kemudian palu akan berayun kembali membentuk sudut (β).

Ada dua jenis metode pengujian uji impak yang dapat dilihat pada Gambar 2.12, yaitu sebagai berikut:

a. Metode Charpy: posisi spesimen diletakan horizontal/mendatar dan arah pembebanan berlawanan dengan arah takikan.

b. Metode Izod: Berbeda dengan metode charpy dimana spesimen di cengkam salah satu sisinya kemudian bandul ditumbuk ke spesimen.

Gambar 2. 12 Ilustrasi Pengujian Impak Dengan Metode Charpy dan Izod (Sumber:https://pengujianlogam.wordpress.com/2018/11/06/uji-impact-metode-terbaik-untuk-menguji-tumbukan-pada-bahan/ )

21

Gambar 2. 13 Skema Pada Uji Impak ( Sumber: https://cewekmesin.blogspot.com/ )

Energi uji impak dapat dicari dengan rumus:

𝑊 = 𝐺𝑅(cos 𝛽 − cos 𝛼)(𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒) ………(7) Keterangan:

G = berat palu.

R = jarak titik putar palu sampai titik berat palu.

β = sudut yang dibentuk palu setelah mematahkan benda uji.

𝛼 = besar sudut pada saat palu akan dilepaskan tanpa benda uji.

W = tenaga patah.

Harga keuletan suatu material Harga Keuletan = 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ

𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚² …………..…………(8)

Gambar 2. 14 Mesin Uji Impak (Sumber: data pribadi) 2.9 Tinjauan Pustaka

Penelitian tentang serat tebu pernah dilakukan oleh M. Budi Nur Rahman dan Berli P Kamiel (2011) yang berjudul “Pengaruh Fraksi Volume Serat terhadap Sifat-sifat Tarik Komposit Diperkuat Unidirectional Serat Tebu dengan Matrik Poliester”. Komposisi pengisi yang digunakan adalah serat tebu, yang divariasikan dari 0%, 10%, 20%, 30%, dan 40%. Sedangkan matrik pengikat yang digunakan adalah resin polyester. Untuk mengetahui sifat mekanik komposit yang dihasilkan, dilakukan pengujian nilai kekuatan tarik dari komposit. Hasil yang diperoleh pada saat penambahan serat tebu pada komposit dengan komposisi pengisi 0% dihasilkan kekuatan tarik maksimum yaitu 32,19 MPa.

Penelitian lainnya dilakukan oleh Darmansyah, Jennifer M.Togatorop, dan Edwin Azwar dengan judul “Sintesis Mekanik Komposit Epoxy Berpenguat Serat Tebu (Tinjauan Pengaruh Fraksi Volume Serat Terhadap Kekuatan Tarik dan Kekuatan Bending)”. Pada penelitian ini menggunakan pengisi berupa serat tebu dengan fraksi volume serat 5%, 10%, dan 15%. Matrik yang digunakan adalah resin epoxy. Dari penelitian ini didapatkan nilai tertinggi pada fraksi volume serat 15%, dengan tegangan tarik 18,3967 N/mm², regangan 10,5339%, dan modulus elastisitasnya sebesar 179,5958 N/mm².

Berdasarkan kedua penelitian tersebut yang menjadi tinjauan pustaka pada penelitian ini, komposisi pengisi, resin dan katalis sangat mempengaruhi kekuatan

23

tarik dan kekuatan impak dari komposit yang akan dihasilkan. Perhitungan antara banyaknya resin, katalis, dan serat juga harus dihitung secara teliti, karena semua bahan akan mempengaruhi hasil akhir dari penelitian komposit ini. Penggunaan serat ampas tebu sebagai pengisi sangat berpengaruh dalam meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan impak dari komposit polyester.

24 BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

Skema penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1

Gambar 3. 1 Skema Alur Penelitian

Mencari Bahan Pembelian Bahan Pembuatan cetakan

1. Perendaman ampas

25

(Sumber: Dokumentasi Pribadi) 3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat yang digunakan

Alat-alat yang digunakan untuk membuat komposit berpenguat serat ampas tebu adalah sebagai berikut:

a. Cetakan kaca

Pada proses pembuatan komposit berpenguat serat ampas tebu, dibutuhkan sebuah cetakan yang nantinya bentuk dan dimensi dari cetakan ini akan menjadi bentuk dan dimensi dari produk yang akan dibuat. Terdapat dua cetakan yang akan digunakan, yaitu cetakan komposit uji Tarik dan cetakan uji impak. Cetakan komposit uji tarik memiliki ukuran panjang 20 cm, lebar 2 cm, dan tinggi 0,3 cm. Sedangkan pada cetakan uji impak memiliki ukuran panjang 6,4 cm, lebar 1,27 cm, dan tinggi 1,27 cm.

Gambar 3. 2 Cetakan Kaca (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

b. Timbangan digital

Pada peneilitan ini timbangan digital digunakan untuk mengukur massa dari serat ampas tebu agar sesuai dengan ketentuan pada penelitian ini.

Gambar 3. 3 Timbangan Digital (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

c. Suntikan

Pada penelitian ini suntikan digunakan untuk mengambil dan mengukur katalis yang digunakan dalam proses pencetakan komposit.

Gambar 3. 4 Suntikan (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

27

d. Gelas ukur 100 ml

Pada penelitian ini gelas ukur digunakan untuk mengukur volume resin yang akan digunakan.

Gambar 3. 5 Gelas Ukur (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

e. Kertas mika

Pada penelitian ini kertas mika berperan sebagai release agent agar saat komposit mengering, cetakan tidak lengket dan dapat dibuka dengan mudah.

Gambar 3. 6 Kertas Mika (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

f. Amplas

Pada penelitian ini amplas digunakan untuk meratakan hasil cetakan komposit yang sudah selesai dicetak.

Gambar 3. 7 Amplas (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

3.2.2 Bahan yang digunakan

Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat komposit berpenguat serat ampas tebu adalah sebagai berikut:

1. Serat ampas tebu

Serat ampas tebu pada penilitian ini berperan sebagai pengisi (filler). Fraksi volume yang digunakan adalah 20%, 25%, dan 30%. Untuk mendapatkan serat ampas tebu ada beberapa proses yang dilakukan yaitu:

d. Merendam ampas tebu selama 4 – 7 hari.

e. Menjemur ampas tebu dibawah sinar matahari selama dua hari hingga kering.

f. Mengambil serat satu persatu dari ampas tebu yang sudah kering.

g. Memotong serat tebu yang sudah dikumpulkan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.

h. Menimbang serat ampas tebu sesuai dengan massa yang telah ditentukan.

29

i. Serat ampas tebu yang siap digunakan sebagai pengisi komposit uji tarik dan uji impak, dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3. 8 Serat Ampas Tebu (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

2. Resin

Resin yang digunakan pada penelitian ini adalah resin polyester. Jenis resin polyester yang digunakan adalah polyester R-108 yang dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3. 9 Polyester R-108 (Sumber: Dokumentasi Pribadi)

3. Katalis

Katalis berfungsi sebagai pemicu dalam proses mempercepat pengeringan.

Jenis katalis yang digunakan pada pembuatan komposit ini adalah katalis MEPOXE yang dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3. 10 Katalis MEPOXE (Sumber: Dokumentasi Pribadi) 3.3 Pembuatan Benda Uji

Pada proses pembuatan benda uji tarik dan uji impak dibutuhkan masing-masing 9 spesimen. Ada 3 variasi dari persentase serat ampas tebu yang digunakan dan akan dibuat 3 spesimen pada setiap variasinya, sehingga total spesimen yang dibutuhkan untuk pengujian tarik dan impak adalah 18 spesimen. Pembuatan benda uji sangatlah sederhana karena hanya menggunakan cetakan utama yang berupa kaca. Cetakan pada pengujian tarik memiliki dimensi 20 cm x 2,0 cm x 0,3 cm, dan pada pengujian impak memiliki dimensi 6,4 cm x 1,27 cm x 1,27 cm.

3.3.1 Proses pembuatan benda uji komposit

Ada beberapa langkah-langkah pembuatan benda uji komposit polyester, yaitu sebagai berikut:

1. Alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu.

2. Cetakan kaca dibersihkan terlebih dahulu menggunakan kain sampai cetakan kaca bersih.

31

3. Permukaan cetakan kaca yang sudah diberi double tape akan dilapisi dengan kertas mika, hal ini berguna untuk memudahkan spesimen lepas dari cetakan kaca.

4. Tuangkan resin polyester sebanyak 30 ml kedalam gelas ukur, kemudian katalis akan dimasukan pada alat suntik sebanyak 2 ml.

5. Resin polyester dan katalis dicampurkan kedalam gelas ukur, kemudian aduk hingga rata. Pengadukan dilakukan kurang lebih 2 menit dengan perlahan, agar resin dan katalis tercampur dengan baik.

6. Setelah resin polyester dan katalis tercampur dengan merata, tuangkan kedalam cetakan yang sudah disiapkan. Tuangkan hingga kira-kira

mencapai setengah dari cetakan, kemudian masukan serat ampas tebu yang sudah disiapkan kedalam cetakan. Setelah itu tuangkan lagi kedalam cetakan hingga cetakan terisi penuh sambil ditekan-tekan agar serat tenggelam secara merata dan juga untuk mengurangi void pada matrik.

7. Proses pengeringan matrik kurang lebih selama 24 jam. Setelah matrik kering, dikeluarkan dari cetakan.

8. Setelah spesimen dikeluarkan dari cetakan, spesimen diamplas agar spesimen lebih rata dan halus.

Pada penelitian ini ukuran cetakan yang digunakan untuk uji tarik adalah 20 cm x 2,0 cm x 0,3 cm untuk uji tarik dan 6,4 cm x 1,27 cm x 1,27 cm untuk uji impak.

Langkah pertama yang dilakukan untuk uji tarik adalah menghitung volume total lalu mencari volume serat kemudian dikalikan dengan massa jenis serat tebu. Cara perhitungannya yaitu sebagai berikut:

1. Menghitung volume total uji tarik 𝑉𝑡 = 𝑝 × 𝑙 × 𝑡

= 20 × 2 × 0,3 (𝑐𝑚) = 12 𝑐𝑚³

2. Menghitung volume serat uji tarik

𝑉𝑠(20%) = 𝑉𝑡 × 𝑉𝑓 = 12 × ²⁰

100 = 2,4 𝑐𝑚³ 𝑉𝑠(25%) = 𝑉𝑡 × 𝑉𝑓 = 12 × ²⁵

100 = 3 𝑐𝑚³ 𝑉𝑠(30%) = 𝑉𝑡 × 𝑉𝑓 = 12 × ³⁰

100 = 3,6 𝑐𝑚³

3. Menghitung berat serat uji tarik 𝑀𝑓(20%) = 𝑉𝑠 × 𝜌𝑓

= 2,4 × 0,36 = 0,86 𝑔𝑟 𝑀𝑓(25%) = 𝑉𝑠 × 𝜌𝑓 = 3 × 0,36 = 1,08 𝑔𝑟 𝑀𝑓(30%) = 𝑉𝑠 × 𝜌𝑓 = 3,6 × 0,36 = 1,29 𝑔𝑟

Selanjutnya untuk uji impak ukuran cetakan yang digunakan adalah 6,4 cm x 1,27 cm x 1,27 cm. Langkah pertama yang dilakukan untuk uji tarik adalah

33

menghitung volume total lalu mencari volume serat kemudian dikalikan dengan massa jenis serat tebu. Cara perhitungannya yaitu sebagai berikut:

1. Menghitung volume total uji impak 𝑉𝑡 = 𝑝 × 𝑙 × 𝑡

= 6,4 × 1,27 × 1,27 cm = 10,32 𝑐𝑚³

2. Menghitung volume serat uji impak 𝑉𝑠(20%) = 𝑉𝑡 × 𝑉𝑓

3. Menghitung berat serat uji impak 𝑀𝑓(20%) = 𝑉𝑠 × 𝜌𝑓

= 2,06 × 0,36 = 0,74 𝑔𝑟 𝑀𝑓(25%) = 𝑉𝑠 × 𝜌𝑓 = 2,58 × 0,36

= 0,92 𝑔𝑟 𝑀𝑓(30%) = 𝑉𝑠 × 𝜌𝑓 = 3,09 × 0,36 = 1,11 𝑔𝑟 Keterangan:

Vt = Volume total ( 𝑐𝑚³) Vs = Volume serat ( 𝑐𝑚³) Vf = Fraksi volume serat (%) Mf = massa serat (gr)

ρf = massa jenis serat (gr/𝑐𝑚³)

massa jenis serat ampas tebu (ρ) yang digunakan didapatkan dari tabel karakteristik serat tebu berikut ini (Siska Titik Dwiyati, 2014):

Tabel 3. 1 Berat Jenis Berbagai Jenis Serat Alam

Serat Berat jenis

Eceng gondok 0,25 𝑔/𝑐𝑚³

Tebu 0,36 𝑔/𝑐𝑚³

Kelapa 0,36 𝑔/𝑐𝑚³

3.4 Bentuk dan Ukuran Benda Uji

Bentuk dan dimensi pada benda uji di penelitian ini berbeda-beda karena pada setiap pengujian memiliki standarnya masing-masing. Oleh karena itu agar mendapatkan nilai yang bisa diakui maka pengujian harus mengikuti standar-standar yang telah ditentukan. Misalnya untuk dimensi benda uji harus sesuai

35

dengan peraturan internasional seperti ASTM (American Standard for Testing Materials).

3.4.1 Benda uji tarik

Pengujian tarik pada penelitian ini menggunakan ukuran spesimen yang telah disesuaikan dengan standatar pengujian tarik yang ada. Standar pengujian tarik yang digunakan adalah ASTM D3039. Pengujian tarik ini dilakukan di laboratorium ilmu logam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Ukuran spesimen dapat dilihat pada Gambar 3.14.

Gambar 3. 11 Spesimen Uji Tarik ASTM D3039

3.4.2 Benda uji impak

Pengujian impak dalam penelitian ini menggunakan ukuran spesimen yang telah disesuaikan dengan standar pengujian impak yang ada. Standar pengujian impak yang digunakan adalah ASTM D-6110. pengujian impak ini dilakukan dilaboratorium ilmu logam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Ukuran spesimen dapat dilihat pada Gambar 3.15.

Gambar 3. 12 Spesimen Uji Impak ASTM D-6110-04

3.5 Metode Pengujian 3.5.1 Uji tarik

Pada pengujian ini menggunakan mesin uji tarik dengan tipe GOTECH KT-7010A2 TAIWAN,R.O.C. Dengan adanya pengujian ini maka material yang akan digunakan akan lebih tepat dan juga tidak menimbulkan kelebihan atau kerusakan dalam suatu konstruksi permesinan dan bangunan. Perhitungan yang digunakan untuk mengetahui hasil pengujian kekuatan tarik (Tensile Strength) adalah sebagai berikut:

a. Engineering Stress (Tensile Strength) adalah gaya per unit luas dari material yang menerima gaya tersebut. Adapun rumusnya adalah sebagai berikut:

𝜎 = ^𝑃

𝐴𝑜

Keterangan:

P = Beban yang diberikan (N) Ao = Luas penampang awal (𝑚𝑚²) σ = Stress atau tegangan (MPa)

b. Engineering Strain (Tensile Strain) merupakan ukuran perubahan panjang dari suatu material. Adapun rumusnya adalah sebagai berikut:

37

ɛ =^{𝑙𝑖−𝑙𝑜}

𝑙𝑜 =^𝛥𝑙

𝑙𝑜 Keterangan:

ɛ = Regangan (Engineering Strain) Lo = Panjang awal spesimen (mm) Δl = Pertambahan panjang (mm)

c. Modulus Young atau modulus elastisitas merupakan perbandingan antara tegangan (stress) dengan regangan (strain). Adapun rumus adalah sebagai berikut:

𝐸 = ^𝜎

ɛ Keterangan:

E = Modulus elastisitas (𝑀𝑃𝑎)

σ = Engineering Stress atau tegangan (𝑀𝑃𝑎) ɛ = Engineering Strain atau regangan

(Sumber: Dokumentasi Pribadi) Gambar 3. 13 Mesin Uji Tarik

3.5.2 Uji impak

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui besarnya tenaga patah dan harga keuletan dari komposit yang diuji. Pengujian impak yang akan dilakukan menggunakan mesin uji impak Charpy GOTECH GT-7045 TAIWAN,R.O.C dapat dilihat pada Gambar 3.17 dan skemanya dapat dilihat pada Gambar 3.18.

Adapun rumus yang digunakan pada pengujian impak sebagai berikut:

𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑎ℎ = 𝐺. 𝑅(cos 𝛽 − cos ⍺) 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒

𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑘𝑒𝑢𝑙𝑒𝑡𝑎𝑛 = 𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑃𝑎𝑡𝑎ℎ

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚² Keterangan:

G = Berat pendulum dikalikan dengan percepatan gravitasi (N) R = Panjang jari-jari pendulum (m)

⍺ = Sudut ayun awal atau sudut tanpa beban β = Sudut ayun akhir atau sudut dengan beban

Gambar 3. 14 Alat Uji Impak Charpy ( Sumber: Dokumentasi Pribadi )

39

Gambar 3. 15 Skema Uji Impak Charpy

(Sumber: http://metalurgi-ilmu-logam.blogspot.com/2018/11/pengujian-impact.html)

40 BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Pengujian ini dilakukan menggunakan resin polyester R-108 dan pengisi (reinforcement) berupa serat alam yaitu serat tebu (bagasse) dengan arah serat lurus. Setelah melakukan pengambilan data dari hasil uji tarik dan uji impak, selanjutnya data yang diperoleh akan diolah dan disajikan dalam bentuk tabel dan grafik.

4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik Dan Uji Impak 4.2.1 Hasil Pengujian Benda Uji Tarik

Dari pengujian ini diperoleh sifat-sifat mekanik berupa kekuatan tarik, regangan, dan modulus elastisitas menggunakan perhitungan sebagai berikut:

a. Menghitung luas penampang matrik sebelum dilakukan pengujian tarik.

Luas penampang matrik = 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 × 𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙

= 20 mm × 3 mm

= 60 𝑚𝑚²

b. Menghitung nilai tegangan tarik menggunakan beban maksimal dan luas penampang awal.

𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 (𝜎) = ^𝑃

𝐴0=^𝑃𝑥𝑔

𝐴0 =^73,4×9,81

60 = 12,00 𝑀𝑃𝑎

c. Menghitung nilai regangan menggunakan pertambahan panjang atau nilai elongasi yang telah diperoleh dengan cara:

∆𝐿 = Pertambahan panjang = 1,4 mm 𝐿𝑜 = Panjang mula − mula = 140 mm

Regangan (ε) =^∆𝐿

𝐿𝑜× 100%

41

= ^1,4

140× 100%

= 1,00 %

d. Menghitung nilai modulus elastisitas menggunakan nilai regangan yang telah diperoleh dari nilai yang berada pada UTS (titik puncak patahan) komposit dapat dilihat pada Tabel 4.1.

a. Fraksi Volume Komposit Serat Tebu 0%

Tabel 4. 1 Dimensi Komposit Dengan Fraksi Volume 0%

Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Tarik Komposit Dengan Fraksi Volume 0%

Spesimen 𝐴₀

b. Fraksi Volume Komposit Serat Tebu 20%

Tabel 4. 4 Hasil Pengujian Tarik Komposit Dengan Fraksi Volume 20%

Spesimen 𝐴0

43

c. Fraksi Volume Komposit Serat Tebu 25%

Tabel 4. 5 Dimensi Komposit Dengan Fraksi Volume 25% d. Fraksi Volume Komposit Serat Tebu 30%

Tabel 4. 7 Dimensi Komposit Dengan Fraksi Volume 30%

Tabel 4. 8 Hasil Pengujian Tarik Komposit Dengan Fraksi Volume 30%

4.2.2 Hasil Rata-Rata Pengujian Benda Uji Tarik Komposit

Pada tabel 4.9, dapat dilihat data hasil perhitungan rata-rata pengujian tarik

Berdasarkan data dari perhitungan rata-rata pengujian benda uji tarik diatas dapat disajikan menjadi diagram batang sebagai berikut:

45

Gambar 4. 1 Grafik Diagram Rata-Rata Kekuatan Tarik Komposit Serat Tebu

Gambar 4. 2 Grafik Diagram Rata-Rata Regangan Komposit Serat Tebu

43,07

Gambar 4. 3 Grafik Diagram Rata-Rata Modulus Elastisitas Komposit Serat Tebu

4.2.3 Pembahasan Uji Tarik Komposit Serat Tebu

Gambar 4.1 menunjukan perbandingan hasil rata-rata nilai kekuatan tarik pada material komposit berpenguat serat tebu dengan persentase 0%, 20%, 25%

dan 30%. Pada bahan matrik polyester serat 0% didapatkan nilai kekuatan tarik sebesar 43,07 MPa, persentase serat 20% sebesar 14,92 MPa, persentase serat 25%

sebesar 22,45 MPa, dan persentase serat 30% sebesar 26,00 MPa. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai kekuatan tarik tertinggi terdapat pada bahan matrik polyester serat 0% dengan nilai sebesar 43,07 MPa sedangkan nilai kekuatan tarik terendah terdapat pada komposit dengan persentase serat 20% dengan nilai sebesar 14,92 MPa. Namun, didapatkan bahwa adanya kenaikan nilai kekuatan tarik seiring bertambahnya fraksi volume serat dari 20%, 25% dan 30% yaitu sebesar 14,92 MPa, 22,45 MPa dan 26,00 MPa.

Gambar 4.2 menunjukan perbandingan hasil rata-rata nilai regangan pada material komposit berpenguat serat tebu dengan persentase 0%, 20%, 25% dan 30%. Pada bahan matrik polyester serat 0% didapatkan nilai regangan sebesar 1,50%, persentase serat 20% sebesar 1,00%, persentase serat 25% sebesar 0,69%

28,76

47

dan persentase serat 30% sebesar 1,07%. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai regangan tertinggi terdapat pada bahan matrik polyester serat 0% dengan nilai sebesar 1,50% sedangkan nilai regangan terendah terdapat pada komposit dengan persentase serat 25% dengan nilai sebesar 0,69%. Nilai regangan mengalami penurunan seiring bertambahnya persentase serat dari 0% sebesar 1,50%, 20%

sebesar 1,00% dan 25% sebesar 0,69%, namun pada persentase serat 30%

regangannya mengalami kenaikan dengan nilai regangan sebesar 1,07%.

Gambar 4.3 menunjukan perbandingan hasil rata-rata nilai modulus elastisitas pada material komposit berpenguat serat tebu dengan persentase 0%, 20%, 25% dan 30%. Pada bahan matrik polyester serat 0% didapatkan nilai modulus elastisitas sebesar 28,76 MPa, persentase serat 20% sebesar 14,92 MPa, persentase serat 25% sebesar 32,74 MPa dan persentase serat 30% sebesar 24,76 MPa. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai modulus elastisitas tertinggi terdapat pada komposit dengan persentase serat 25% dengan nilai sebesar 32,74 MPa sedangkan nilai modulus elastisitas terendah terdapat pada komposit dengan persentase serat 20% dengan nilai sebesar 14,92 MPa. Didapatkan bahwa nilai modulus elastisitas yang bisa dilihat pada gambar 4.3 berfluktuasi dimana dari persentase serat 0% ke 20% mengalami penurunan sebesar 14,92 MPa, kemudian naik pada persentase serat 25% sebesar 32,74 MPa dan turun kembali pada persentase serat 30% sebesar 24,76 MPa.

Ada beberapa kemungkinan yang menyebabkan turunnya kekuatan komposit, yaitu:

a. Pembuatan benda uji.

Pada proses pembuatan benda uji ini menggunakan metode hand lay-up atau secara manual, sehingga hasil dari spesimen memiliki lebih banyak kekurangan dibandingkan dengan pembuatan benda uji secara fabrikasi.

b. Adanya gelembung udara (void) pada spesimen.

Pada saat pembuatan spesimen, gelembung udara (void) merupakan sesuatu yang tidak bisa dihindari. Semakin banyak gelembung udara pada suatu material maka akan semakin rapuh material tersebut karena jika komposit

menerima beban, maka daerah tegangan akan berpindah ke daerah void yang mengakibatkan turunnya kekuatan dari komposit tersebut.

c. Distribusi serat yang tidak merata.

Distribusi serat yang tidak merata akan mengakibatkan kekuatan komposit yang dihasilkan juga tidak merata pada setiap titiknya.

d. Kurang kuatnya ikatan antara matrik dan reinforcement.

Hal ini akan mengakibatkan terjadinya debounding (lepasnya ikatan antara serat dan matrik)

Berikut ini adalah hasil spesimen uji tarik komposit polyester berpenguat serat tebu yang bisa dilihat pada Gambar 4.4 sampai 4.6.

Gambar 4. 4 Hasil Spesimen Komposit Polyester Uji Tarik Berpenguat Serat Tebu 20%

49

Gambar 4. 5 Hasil Spesimen Komposit Polyester Uji Tarik Berpenguat Serat Tebu 25%

Gambar 4. 6 Hasil Spesimen Komposit Polyester Uji Tarik Berpenguat Serat Tebu 30%

4.2.4 Hasil Pengujian Benda Uji Impak

Spesimen yang digunakan pada pengujian ini yaitu matriks atau biasa dikenal dengan komposit tanpa serat. Dari pengujian ini diperoleh sifat-sifat mekanik berupa luas penampang patah, tenaga patah, dan harga keuletan menggunakan perhitungan sebagai berikut.

a. Menghitung luas penampang patah pada spesimen dengan cara:

Luas penampang patah = lebar × tebal

= 12,7 𝑚𝑚 × 10,7 𝑚𝑚 = 135,9 𝑚𝑚²

b. Mencatat harga G.R yaitu sebesar 5,255 joule.

c. Menghitung tenaga patah menggunakan sudut α, sudut β, dan harga G.R yang telah diperoleh dengan cara:

Tenaga patah = 𝐻𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐺. 𝑅(𝐶𝑜𝑠 𝛽 − 𝐶𝑜𝑠 𝛼) = 5,255 (𝐶𝑜𝑠 128° − 𝐶𝑜𝑠 145°) = 5,255 (−0,62 − (−0,82)) = 5,255 (0,20)

= 1,07 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

d. Menghitung harga keuletan menggunakan data tenaga patah dan luas penampang patah dengan cara:

Harga keuletan = 𝑇𝑒𝑛𝑎𝑔𝑎 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑝𝑎𝑡𝑎ℎ= ^1,07

135,9= 0,0079 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒/𝑚𝑚²

51

Dari urutan perhitungan di atas, maka data dan perhitungan uji tarik matriks komposit dapat dilihat pada Tabel 4.10.

a. Persentase Komposit Serat Tebu 0%

b. Persentase Komposit Serat Tebu 20%

Tabel 4. 10 Sifat Mekanik Komposit Serat Tebu 0%

Spesimen

Tabel 4. 11 Sifat Mekanik Komposit Serat Tebu 20%

c. Persentase Komposit Serat Tebu 25%

d. Persentase Komposit Serat Tebu 30%

Spesimen

Tabel 4. 12 Sifat Mekanik Komposit Serat Tebu 25%

Spesimen

Tabel 4. 13 Sifat Mekanik Komposit Serat Tebu 30%

53

4.2.5 Hasil Rata-Rata Pengujian Benda Uji Impak Komposit

Pada tabel 4.14, dapat dilihat data hasil perhitungan rata-rata pengujian impak komposit.

Tabel 4. 14 Hasil Nilai Rata-Rata Perhitungan Benda Uji Impak Komposit Hasil Nilai Rata-rata Uji Impak Komposit

Spesimen Tenaga Patah(Joule) Harga Keuletan (J/mm²)

0% 1,17 0,0086

20% 4,79 0,0353

25% 8,67 0,0638

30% 9,14 0,0673

Berdasarkan data dari perhitungan rata-rata pengujian benda uji impak diatas dapat disajikan menjadi diagram batang sebagai berikut:

Gambar 4. 7Grafik Diagram Rata-Rata Tenaga Patah Komposit Serat Tebu

1,17

Gambar 4. 8 Grafik Diagram Rata-Rata Harga Keuletan Komposit Serat Tebu

4.2.6 Pembahasan Uji Impak Komposit Serat Tebu

Gambar 4.7 menunjukan perbandingan hasil rata-rata nilai tenaga patah pada material komposit berpenguat serat tebu dengan persentase 0%, 20%, 25%

dan 30%. Pada bahan matrik polyester serat 0% didapatkan nilai rata-rata tenaga patah sebesar 1,17 Joule, persentase serat 20% sebesar 4,79 Joule, persentase serat 25% sebesar 8,67 Joule, dan persentase serat 30% sebesar 9,14 Joule. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai tenaga patah tertinggi terdapat pada komposit dengan persentase serat 30% dengan nilai sebesar 9,14 Joule sedangkan nilai tenaga patah terendah terdapat pada bahan matrik polyester serat 0% dengan nilai sebesar 1,17 Joule. Dari grafik tersebut menunjukan bahwa semakin banyak serat yang digunakan maka membuat nilai tenaga patah semakin tinggi. Gambar 4.8 menunjukan perbandingan hasil rata-rata nilai harga keuletan pada material komposit berpenguat serat tebu dengan persentase 0%, 20%, 25% dan 30%. Pada bahan matrik polyester serat 0% didapatkan nilai rata-rata harga keuletan sebesar 0,0086 J/mm², persentase serat 20% sebesar 0,0353 J/mm², persentase serat 25%

sebesar 0,0638 J/mm², dan persentase serat 30% sebesar 0,0673 J/mm². Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa nilai harga keuletan tertinggi terdapat pada komposit

0,0086

55

dengan persentase serat 30% dengan nilai sebesar 0,0673 J/mm² sedangkan nilai harga keuletan terendah terdapat pada bahan matrik polyester serat 0% dengan nilai sebesar 0,0086 J/mm². Maka dapat disimpulkan dari grafik tersebut menunjukan bahwa semakin banyak serat yang digunakan maka membuat nilai tenaga patah dan harga keuletan semakin tinggi. Berikut ini adalah hasil spesimen uji tarik komposit polyester berpenguat serat tebu yang bisa dilihat pada Gambar 4.9 sampai 4.11.

Gambar 4. 9 Hasil Spesimen Uji Impak Komposit Polyester Berpenguat Serat Tebu 20%

Gambar 4. 10 Hasil Spesimen Uji Impak Komposit Polyester Berpenguat Serat Tebu 25%

Gambar 4. 11 Hasil Spesimen Uji Impak Komposit Polyester Berpenguat Serat Tebu 30%

57 BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Kesimpulan pada penilitan ini yaitu sebagai berikut:

a. Nilai kekuatan tarik tertinggi komposit polyester berpenguat serat tebu terdapat pada variasi persentase serat 30% sebesar 26,00 MPa, nilai regangan sebesar 1,07% pada persentase serat 30% dan nilai modulus elastisitas komposit polyester berpenguat serat tebu tertinggi terdapat pada variase persentase serat 25% sebesar 32,74 MPa.

b. Nilai tenaga patah komposit polyester berpenguat serat tebu tertinggi terdapat pada variasi persentase serat 30% sebesar 9,14 Joule dan nilai harga keuletean polimer komposit polyester berpenguat serat tebu tertinggi terdapat pada variasi persentase serat 30% sebesar 0,0673 J/mm².

5.2 Saran

Pada penelitian ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan yang

Pada penelitian ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan yang