BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
C. Jenis Adhesive
Jenis adhesive yang digunakan dalam sambungan tumpang/lap joint ini ada 3 yaitu epoxy adhesive, chloroprene adhesive, polyester
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 25
adhesive resin. Ketiga jenis adhesive tersebut dicari jenis adhesive yang mempunyai kekuatan sambungan yang paling kuat atau baik. Dalam pembuatan sambungan jenis adhesive ini menggunakan tebal adhesive 0,25 mm dengan kekasaran permukaan 12,54 µm. Perbandingan pemakaian adhesive epoksi 1 : 1, untuk adhesive resin polyester 100 ml dan 1% katalis, serta chloroprene. Setiap sambungan dikeringkan dalam suhu ruang selama 24 jam. Selanjutnya dilakukan pengujian geser dengan Universal Testing Machine (UTM) dan foto SEM.
Gambar 11. Sambungan komposit dengan adhesive polyester
D. Pengujian Sambungan Komposit
Pengujian yang dilakukan adalah pengujian geser di Laboratorium Material Teknik Mesin UNS dengan menggunakan Universal Testing Machine (UTM).
1. Beban rata-rata dengan kelajuan : 50 mm/menit 2. Beban maksimum mesin uji tarik : 100 ton
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 26
Gambar 12. Skema pengujian geser sesuai ASTM 5868-95
Gambar 13. Alat bantu menjepit sambungan komposit
Gambar 14. Alat bantu di cekam pada mesin UTM P
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 27
E.Hasil Pengujian Spesimen Sambungan 1. Kekasaran permukaan
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 15. Penampang sobekan variasi kekasaran, tebal 0,25 mm, epoksi (a) 12,54 µm (b) 8, 43 µm (c) 5,08 µm (d) 1,36 µm 1. Tebal adhesive (a) (b) (c) (d)w Gambar 16. Penampang sobekan variasi tebal adhesive
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 28 2. Jenis adhesive (a) (b) (c)
Gambar 17. Penampang sobekan pada jenis adhesive tebal 0,25 mm (a) Adhesive epoksi (b) Adhesive polyester (c) Chloroprene
F.. Foto SEM
Foto SEM ini digunakan untuk mengetahui tentang ikatan adhesive yang terjadi pada permukaan sambungan komposit.
G. Analisis Data dan Pembahasan
Analisa dilakukan dengan cara memproses data yang diperoleh dari hasil pengujian. Dari data tersebut diperoleh nilai kekuatan sambungan. Pengamatan foto SEM dilakukan untuk mendukung analisis dari sifat mekanis yang diperoleh.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 29
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Kekasaran Permukaan
Tabel 6. Hasil perhitungan terhadap kekasaran
No Kekasaran permukaan (µm) Tegangan geser yang dihasilkan (MPa)
1 1.36 4.26
2 5.08 3.49
3 8.43 3.22
4 12.54 2.93
Gambar 18. Hubungan kekasaran dan tegangan yang dihasilkan
(a) (b)
Gambar 19. Kerusakan di area komposit (a) 1,36 µm (b) 12,54 µm 1 2 3 (a) (b) Keterangan : 1. Kerusakan di komposit
2. Kerusakan di adhesive + polyester 3. Kerusakan di adhesive
Gambar 20. Ilustrasi alur luasan penampang kerusakan (a) Alur pendek (b) Alur lebar
29 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0 2 4 6 8 10 12 14 Kekasaran (µm) T e g a n g a n G e se r ( MP a )
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 30
Gambar 21. Foto SEM dengan kekasaran 1,36 µm
Gambar 22. Foto SEM dengan kekasaran 12,54 µm
Semakin kasar permukaan sambungan, semakin tinggi kekuatan gesernya (Gambar 18). Kekuatan geser terendah disebabkan oleh ikatan adhesive epoksi di komposit lemah. Hal ini dibuktikan dengan adanya sebagian serat gelas yang lepas dari komposit. Sementara itu pada permukaan komposit yang lebih kasar memiliki kekuatan ikatan pada permukaan komposit yang kuat sehingga kekuatan gesernya juga lebih tinggi. Hal ini disebabkan oleh permukaan kontak dengan adhesive yang lebih besar pada permukaan yang lebih kasar.menjadikan semakin tinggi pula kekuatan adhesive dalam mengikat komposit. Kekuatan geser yang tinggi juga dibuktikan adanya serat gelas yang terlepas dari komposit cukup banyak (Gambar 19). Epoksi Matriks Serat Gelas Epoksi Serat gelas Matriks
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 31
Pengujian geser dengan alur yang pendek menyebabkan mengikatnya adhesive ke permukaan komposit rendah, sementara itu dengan luasan alur yang lebar mengikatnya adhesive semakin kuat (Gambar 20). Sifat mengikat antara campuran matrik polyester dengan adhesive epoksi cukup baik sehingga kerusakan terjadi pada komposit.
Konsentrasi tegangan
Komposit
Gambar 23. Konsentrasi tegangan
Kerusakan diawali dari ujung sambungan, sehingga mempengaruhi perubahan bentuk dan akan terjadi konsentrasi tegangan (Gambar 23). Dalam pengujian sambungan komposit alat bantu tidak mampu menjamin terjadinya geser murni, mengakibatkan terjadinya geser desak pada spesimen uji geser. Kemungkinan kerusakan spesimen akan terjadi pada 3 area yaitu komposit, campuran+adhesive, adhesive.Gaya desak arah taransversal akan mengakibatkan gaya desak luaran lateral. Bagian spesimen dari 3 area tersebut diatas akan menyebabkan kerusakan akibat gaya desak. Kerusakan spesimen terjadi pada area komposit.
Gambar 21. memperlihatkan kerusakan yang terjadi di daerah komposit, hal ini menunjukkan bahwa campuran antara polyester dan adhesive mempunyai ikatan yang cukup baik. Spesimen sambungan komposit terjadi perubahan bentuk, dimana serat gelas yang lepas dari komposit dari matriks polyester tidak terlalu banyak. Komposit dengan alur kasar adhesive epoksi mengikat di permukaan sambungan akan kuat. Permukaan komposit yang kasar ternyata kerusakan juga terjadi pada kompositnya, hal ini disebabkan komposit serat gelas dengan matriks polyester lebih lemah dibandingkan dengan adhesive epoksi (Gambar 23).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 32
B. Tebal Adhesive
Tabel 7. Hasil perhitungan terhadap tebal adhesive No Tebal adhesive (mm) Tegangan geser yang dihasilkan (MPa)
1 0.25 4.26
2 0.5 3.49
3 1.25 3.22
4 1.75 2.93
Gambar 24. Hubungan antara tebal adhesive dengan tegangan geser
Gambar 25. Kerusakan di area komposit
Gambar 26. Foto SEM dengan tebal 0,25 mm 0 1 2 3 4 5 6 0 0.5 1 1.5 2 Tebal Adhesive mm T eg a n g a n G es e r (M P Epoksi Matriks Serat Gelas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 33
Gambar 27. Foto SEM dengan tebal 1,75 mm
Gambar 24. menunjukkan semakin tebal adhesive, kekuatan gesernya semakin turun. Hal ini disebabkan mengikatnya adhesive di permukaan komposit tidak kuat. Gaya geser yang terjadi pada adhesive akan menyebabkan tegangan geser, gaya
geser yang diberikan akan menyebabkan regangan geser (γ) yaitu adanya perubahan atau pergeseran adhesive. Perubahan atau pergeseran akibat tebal adhesive berbeda, maka regangan geser akan dipengaruhi oleh tebal tipisnya adhesive pada daerah komposit. Regangan geser akan semakin kecil jika tebal bertambah, sehingga tegangan geser yang bekerja menjadi turun.
Hal ini menunjukkan kekuatan komposit serat gelas dengan matriks polyester lebih rendah dibandingkan dengan kekuatan adhesive epoksi, sehingga kerusakan di 3 area terjadi pada komposit (Gambar 25).
Tebal adhesive 0,25 mm memiliki kekuatan geser paling tinggi, tetapi kerusakan terjadi pada kompositnya (Gambar 26). Tebal adhesive 1,75 mm terjadi kerusakan di komposit, hal ini disebabkan permukaan sambungan komposit memiliki kekuatan yang lebih rendah/lemah dibandingkan dengan adhesive yang digunakan,
Epoksi Serat Gelas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 34
hal ini terlihat kemampuan mengikat adhesive di komposit kurang sehingg serat gelas terlepas dari kompositnya (Gambar 27).
C. Jenis Adhesive
Tabel 8. Hasil perhitungan jenis adhesive
No Jenis adhesive Tegangan geser yang dihasilkan (MPa)
1 Epoksi 4.48
2 Polyester 2.86
3 Chloroprene 0.15
Hubungan antara Variasi Adhesive dengan Tegangan Geser
0 1 2 3 4 5 6
Epoksi Polyester Chloroprene Variasi Adhesive T e g a n g a n G e s e r ( M p a )
Gambar 28. Histogram jenis adhesive terhadap tegangan yang dihasilkan
(a) (b) Gambar 29. Kerusakan di area (a) komposit (b) adhesive
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 35
Gambar 30. Foto SEM pada adhesive polyester
Gambar 31. Foto SEM pada adhesive chloroprene
Gambar 28. memperlihatkan sambungan komposit dengan adhesive epoksi memiliki kekuatan geser tertinggi diantara dibandingkan adhesive lain (polyester dan chloroprene. Adhesive epoksi memiliki kekuatan ikatan yang tinggi dengan polyester, karena epoksi dan polyester mempunyai kemiripan unsur kimia yang
sama, seperti C, H dan O. Hal yang sama juga terjadi pada adhesive polyester mempunyai kekuatan geser lebih tinggi dibandingkan dengan lem kuning. Hal ini
disebabkan adhesive polyester mempunyai sifat mengikat kuat dengan komposit yang terbuat dari matrik polyester. Sambungan dengan adhesive polyester saat pengujian pada 3 area tersebut, terjadi kerusakan di komposit dengan adhesive Adhesive polyester
Lem Kuning Serat gelas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 36
polyester. Namun kekuatan ikatan adhesive chloroprene terhadap polyester jauh lebih rendah, karena unsur-unsur yang terkandung didalalm chloroprene sangat berbeda dengan unsur-unsur yang ada pada polyester (Gambar 29). (Gambar 30). memperlihatkan adhesive polyester dengan matriks polyester terjadi suatu ikatan yang kuat yang ditunjukkan dengan adanya serat gelas yang terlepas dari kompositnya. (Gambar 31). memperlihatkan lem kuning hanya menempel di permukaan komposit, sehingga kerusakan terjadi pada adhesive dan alur pada komposit tampak tanpa adanya lem kuning tersisa.
