BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
3.3.3 Pembuatan spesimen uji
Proses pembentukan spesimen polymeric foam yang diperkuat serat TKKS dapat dilihat pada diagram yang ditunjukkan pada Gbr. 3.6.
1. Ukur massa resin dan serat TKKS
yang diletakkan di dalam gelas kimia. Massa yang diukur menggunakan timbangan digital sesuai dengan massa bahan yang ditunjukkan pada Tabel 3.2.
2. Campurkan serat TKKS dan resin
ke dalam cawan pencampur dan aduk hingga merata. Campuran diaduk menggunakan pengaduk.
3. Ukur massa isocyanate dan
polyol. Campurkan isocyanate
dan polyol ke dalam cawan pencampur yang telah berisi resin dan serat TKKS.
4. Aduk seluruh bahan penyusun di
dalam cawan pencampur hingga campuran merata.
Gambar 3.6 Proses Pembentukan Spesimen Uji
3.4 Penyelidikan secara Eksperimental
Pengujian tekan statik aksial dilakukan dengan menggunakan alat uji Shimadzu Servopulser di Pusat Impak dan Keretakan Program Magister FT-USU. Pengujian dilakukan pada temperatur 25 oC (berdasarkan standar ASTM D1621–00). Setup alat uji tekan ditunjukkan pada Gbr. 3.7. Setup pengujian dibagi atas 2 tahap, yaitu:
1. Persiapan pengoperasian alat uji Shimadzu Servopulser
Tahap persiapan pengujian menggunakan alat uji Shimadzu Servopulser dapat dilihat pada Gbr. 3.8.
2. Proses eksekusi/uji tekan statik aksial terhadap spesimen Tahap pengujian tekan statik aksial dapat dilihat pada Gbr.3.9.
1. Oleskan permukaan kontak
cetakan terhadap bahan
penyusun menggunakan wax.
2. Sebelum penuangan, campurkan
MEKPO ke dalam bahan. Tuang
campuran bahan ke dalam dies
cetakan dengan merata. Cetakan spesimen dalam posisi horizontal.
3. Tutup bagian atas dan samping cetakan sehingga bahan yang telah dituang dapat membentuk pola cetakan. Bahan yang bereaksi ditandai dengan kenaikan temperatur dinding cetakan dan luapan bahan keluar dari rongga cetakan. 4. Setelah ±15 menit, buka penutup
cetakan lalu keluarkan spesimen dari dies cetakan. Lakukan finishing permukaan spesimen menggunakan cutter. Sisa bahan kimia yang menempel dibersihkan menggunakan aseton.
Gambar 3.7 Setup Alat Uji Tekan Statik Aksial
Setup alat uji tekan statik aksial merupakan rangkaian persiapan dan pengujian tekan statik aksial menggunakan alat uji material Shimadzu Servopulser sesuai dengan standar ASTM D 1621 – 00. Detail S: S 1 2 3 4 5 Keterangan gambar: 1. Servopulser 2. Load cell 3. Spesimen 4. Calibration box 5. Controller 6. Cross head 6 3
Gambar 3.8 Skema Persiapan Shimadzu Servopulser
Gambar 3.9 Skema Uji Tekan Statik
1. Sumber arus dari power
supply dan sistem pendingin pompa hidraulik harus diaktifkan terlebih dahulu.
2. Controller diaktifkan agar sistem operasi Shimadzu Servopulser dapat
diatur melalui controller, termasuk
output data pengujian berupa beban dan perubahan panjang spesimen.
3. Pompa hidraulik diaktifkan melalui
controller, interval tekanan yang diberikan adalah 5 s.d. 10 MPa. Di dalam pengujian ini diberikan tekanan pompa hidraulik sebesar 10 MPa.
1. Posisi crosshead diatur untuk
memasang maupun membuka spesimen.
2. Pengaturan beban dan proses pengujian
diatur melalui controller. Untuk mengatur
beban statis tekan tombol berjenis ram,
lalu input parameter speed dan final.
Gambar 3.9 (Lanjutan)
Setelah proses pengujian selesai, data beban (F) dan perubahan panjang ( ) di-plot ke dalam MS Excel untuk pengolahan data. Grafik respon uji tekan statik aksial diperoleh melalui input data spesimen dan hasil uji menggunakan Pers. 2.1 s.d. 2.4.
3. Perhatikan dan atur beberapa parameter
yang ditunjukkan di controller, yaitu:
- TD dan control gain yang sesuai,
- Tekanan hidraulik dan property,
- Interval TD yang telah ditentukan,
- Posisi awal pada zero point,
- Setting sistem alarm,
- Seluruh sensor dalam keadaan aman.
4. Tekan tombol strart pada controller untuk
memulai eksekusi, lalu catat perubahan beban dan defleksi yang terjadi.
5. Saat spesimen menunjukkan awal keretakan
hentikan operasi Shimadzu Servopulser dengan
menekan tombol stop pada controller.
6. Atur posisi crosshead untuk
mengambil spesimen yang telah diuji.
3.5 Pengamatan Mode Kegagalan
Permukaan retak/patah terhadap spesimen diamati secara makroskopik dan mikroskopik. Pengamatan secara mikro dilakukan menggunakan alat uji SEM (Scanning Electron Microscope) tipe LEO 420 seperti ditunjukkan pada Gbr. 3.10.
Gambar 3.10 Setup Alat Uji SEM Tipe LEO 420
Pengamatan menggunakan SEM dilakukan di Laboratorium Metalurgi, Jurusan Material dan Metalurgi UI. Beberapa sifat retak/patah yang diamati adalah:
1. Bentuk dan arah penjalaran retak/patah (orientasi retak/patah). Orientasi tersebut diamati melalui pola retak yang terbentuk.
2. Kerusakan dinding foam (mikroskopik).
3.6Plot Data Respon Tekan Statik Aksial
Setelah pengujian tekan statik aksial terhadap 5 spesimen polyurethane, resin termoset, dan polymeric foam diperkuat serat TKKS maka diperoleh data-data beban,
perubahan panjang yang diinput ke dalam tabel dengan format seperti ditunjukkan pada Tabel 3.5.
Tabel 3.5 Format Tabel Data Hasil Pengujian Lo (mm) A (mm2) F1 (N) F2 (N) F3 (N) F4 (N) F5 (N) Frata- rata (N) L’1 (mm) L’2 (mm) L’3 (mm) L’4 (mm) L’5 (mm) L’ ratarata (mm) (mm) 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. 75 1103,91 …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. dst. dst. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. …. ….
Panjang dan diameter sesuai dengan geometri yang ditunjukkan pada Gbr.3.2 dan 3.3 yaitu 75 mm dan 37,5 mm. Luas panampang (A) yang dikenai beban tekan aksial dapat dihitung sebagai berikut:
A = πr2
= 3,14×18,75×18,7,5 = 1103,91 mm2
Rata-rata kelima beban spesimen diinput ke dalam kolom Frata-rata dan rata-rata kelima
panjang setelah dikenai beban diinput ke dalam kolom Lrata-rata. Perubahan panjang ( )
merupakan selisih panjang awal dan panjang akhir spesimen dengan persamaan =
Lo – L’. Respon tekan statik berupa tegangan ( ) dapat dihitung menggunakan Pers.
2.2, sedangkan regangan ( ) dihitung menggunakan Pers. 2.3. Setelah nilai rata-rata tegangan dan regangan diperoleh maka seluruh data tegangan dan regangan di-plot ke
dalam grafik menggunakan bantuan software MS-EXCEL. Contoh kurva respon tegangan-regangan diperlihatkan pada Gbr. 3.11.
Gambar 3.11 Contoh Kurva Respon Tegangan-Regangan (Teknik)
Dari kurva tegangan-regangan rata-rata (teknik) akan dianalisa beberapa respon, seperti: batas rata-rata tegangan elastis, tegangan maksimum, tegangan patah, dan regangan patah. Berdasarkan respon tersebut dapat diketahui nilai modulus elastisitas material. Nilai modulus elastisitas material dapat diketahui melalui Pers. 2.1.
Dari mode kegagalan yang terjadi berkaitan dengan respon tegangan dan regangan material. Setiap mode kegagalan material dianalisa terhadap respon yang diberikan, seperti kerusakan yang terjadi saat mencapai tegangan patah.
3.7Penyelidikan Melalui Simulasi Komputer
Simulasi dengan menggunakan komputer dilaksanakan di IC-STAR USU.
T ega nga n, σ Regangan, Proportional limit Tegangan maksimum Tegangan patah Regangan patah = 0,2%
Software yang digunakan adalah ANSYS Rel. 5.4 dan MSC/NASTRAN Rel. 4.5 yang berbasis Metode Elemen Hingga (MEH). Simulasi komputer dilakukan untuk mengklarifikasi perilaku mekanik yang terjadi akibat pengujian secara eksperimental. Untuk membantu dalam simulasi ini, khususnya dalam membuat model akan digunakan software AutoCAD.